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空值安全与穷尽匹配

你将学到什么： 为什么 C# 的 switch 表达式可能悄悄漏掉分支，而 Rust 的 match 会在编译期抓出所有遗漏的分支；Option<T> 与 Nullable<T> 在空值安全上的区别；以及如何用 Result<T, E> 表达自定义错误。

难度： 🟡 中级

缺陷：不完整的 Switch

在 C# 中，switch 表达式看起来是穷尽的，但实际上在编译期并不能得到绝对的保障。

C# Switch (仅提供警告)

public enum Status { Ok, NotFound, Error }

public string Handle(Status s) => s switch {
    Status.Ok => "Success",
    Status.NotFound => "Not Found",
    // 漏掉了 'Error' 分支！
    // 尽管会产生 CS8524 编译警告，但程序依然能成功编译。
    // 在运行时，如果传入了 Error，则会抛出 SwitchExpressionException。
};

Rust Match (编译期报错)

在 Rust 中，如果你漏掉了一个变体，你的程序根本无法编译。在进行大规模重构时，编译器就是你最稳固的安全防线。

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Status { Ok, NotFound, Error }

fn handle(s: Status) -> &'static str {
    match s {
        Status::Ok => "Success",
        Status::NotFound => "Not Found",
        // 报错 (ERROR): 模式未穷尽：`Error` 未被覆盖
    }
}
}

空值安全：Option<T>

Rust 没有 null 关键字。转而使用 Option<T> 枚举来明确地表示“某个值可能不存在”。

组合器 (Rust 版的 ?. 运算符)

在 C# 中，你习惯使用 ?. 来链式检查 null。而在 Rust 中，你需要使用 and_then 和 map。

#![allow(unused)]
fn main() {
// C# 写法
string? name = user?.Address?.City?.ToUpper();

// Rust 写法 (对应的组合器链)
let name = user.and_then(|u| u.address.as_ref())
               .and_then(|a| a.city.as_ref())
               .map(|c| c.to_uppercase());
}

错误处理：Result<T, E>

Rust 并不使用异常 (Exception)，而是通过 Result 枚举来处理错误数据。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn divide(a: f64, b: f64) -> Result<f64, String> {
    if b == 0.0 {
        Err("除数为零".to_string())
    } else {
        Ok(a / b)
    }
}
}

? 运算符

? 运算符是一种非常简洁的“错误传播”方式，类似于一个自动触发且能精准捕捉类型的 try-catch。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn total_score() -> Result<i32, String> {
    let s1 = get_score("Math")?;    // 如果出错，就会提前返回 (Early return)
    let s2 = get_score("Science")?; // 否则继续
    Ok(s1 + s2)
}
}

练习：Option 组合器

挑战： 尝试将一段层层嵌套的 C# null 判断重写为单条 Rust Option 链。

#![allow(unused)]
fn main() {
fn get_city_name(user: Option<&User>) -> String {
    user.and_then(|u| u.address.as_ref())
        .and_then(|a| a.city.as_ref())
        .map(|c| c.to_uppercase())
        .unwrap_or_else(|| "未知城市".to_string())
}
}

关键点： and_then 允许你在处理层层嵌套的可选数据时，无需缩进，也不需要多次手写 match，代码逻辑极其清晰。