随着软件工程的发展，特别是随着函数式编程范式的影响越来越大，结果对象（通常称为 ）的概念作为错误处理的替代方法越来越受到关注。这种方法挑战了传统的异常使用方式，在特定上下文中提供了明显的优势。Result<T>

在本文中，我们将探讨为什么尽管广泛使用异常，但在某些情况下，Result 对象越来越受到青睐。我们将讨论它们的优点和缺点，并研究采用基于结果的方法可以使您的代码库更健壮、可维护且更易于理解的情况。

了解 C# 语言中的异常

在 C# 中，异常表示在程序执行过程中发生了错误。当抛出异常时，程序的正常流程会中断，控制权会传递给最近的异常处理程序，通常在一个块内。这种方法很直观，并深度集成到 C# 语言中，使其成为处理错误的强大工具。try-catch

异常的优点

• 关注点分离： 异常使您能够将错误处理代码与主要业务逻辑分开，从而使您的方法更简洁、更易于阅读。
• 灵活处理： 由于异常可以在调用堆栈中向上传播，因此它们提供了一种灵活的机制，用于处理应用程序不同级别的错误。
• 内置支持： C# 为异常提供了广泛的内置支持，包括标准异常类型、关键字和构造。throwtry-catch-finally

异常的缺点

• 控制流中断： 异常会中断正常的执行流程，这可能会使代码复杂化并使其更难维护。这种干扰通常会导致逻辑错综复杂，尤其是在复杂系统中。
• 性能开销： 抛出和捕获异常会产生性能成本，包括堆栈展开和异常对象的创建，这在性能关键型应用程序中可能非常严重。
• 隐式错误处理： 如果存在异常，则代码库的哪些部分可能会引发错误并不总是很明显。这种隐式性可能会导致未处理的异常、bug，或者需要大量的文档和测试来确保可靠性。

Result 对象简介

Result 对象是一种显式表示成功结果或失败的类型。方法可以返回 （或类似的结构） ，而不是引发异常，其中表示成功结果的类型。如果操作失败，则 Result 对象将包含错误消息或代码，但不包含异常。Result<T>T

下面是 C# 中 Result 对象实现的基本示例：

public class Result<T>  
{  
    public T Value { get; }  
    public string Error { get; }  
    public bool IsSuccess => Error == null;  
  
    private Result(T value, string error)  
    {  
        Value = value;  
        Error = error;  
    }  
  
    public static Result<T> Success(T value) => new Result<T>(value, null);  
    public static Result<T> Failure(string error) => new Result<T>(default, error);  
}

Result 对象的优点

• 显式错误处理： Result 对象在方法签名中明确指示操作可能会失败。这种明确性迫使开发人员同时处理成功和失败的情况，从而减少了未处理错误的可能性。
• 无控制流中断： 与异常不同，Result 对象不会中断正常的执行流程，从而使代码更易于遵循、测试和维护。
• 可预测性和类型安全性： 由于失败的可能性是函数返回类型的一部分，因此更容易理解错误可能发生的位置和方式，这在复杂系统中尤其有益。
• 可组合性： 可以使用函数式编程技术（如 LINQ 中的 、（或））和模式匹配来组合结果对象，从而生成更清晰、更具表现力的代码。mapflatMapSelectSelectMany
• 性能： Result 对象避免了与异常关联的开销，从而在错误处理频繁的情况下提供更好的性能。

Result 对象的缺点

• 冗长： Result 对象可能会导致更详细的代码，因为必须显式处理每个可能的错误。这种冗长可能会让人觉得很麻烦，特别是对于习惯于异常处理简洁的开发人员来说。
• 样板： 如果没有语言级别的支持，Result 对象可能会引入样板代码，尤其是在没有模式匹配的情况下。

何时优先使用结果对象而不是异常

虽然异常适用于真正的特殊情况（例如，应该很少发生的意外情况），但 Result 对象在故障是业务逻辑常规部分的情况下表现出色。请考虑在以下情况下使用 Result 对象：

• 业务逻辑操作： 在域驱动设计 （DDD） 或类似实践中，Result 对象可以使业务逻辑流更加明确和可预测，例如在处理用户输入或验证域不变量时。
• 微服务和 API： 在微服务和 Web API 中，使用 Result 对象可以带来更可预测和更可靠的服务交互。您可以返回一个 Result 对象，而不是将捕获的异常转换为 HTTP 响应，API 层可以轻松地将该对象转换为适当的响应。
• 函数式编程： 结果对象与函数式编程概念（如不变性、高阶函数和单子）非常一致，从而实现更清晰、更具表现力的代码。
• 性能关键代码： 在性能关键型应用程序中，避免异常开销至关重要。Result 对象提供了一种轻量级的替代方法，可以在不牺牲错误处理的情况下提高性能。
• 具有深度调用堆栈的复杂系统： 在具有深度调用堆栈的系统中，异常可能会导致堆栈展开并使调试复杂化。结果对象保持线性和可预测的流程，简化了调试和测试。

实际示例：使用结果对象进行重构：

使用异常的原始方法

public decimal Divide(decimal dividend, decimal divisor)  
{  
    if (divisor == 0)  
    {  
        throw new DivideByZeroException("Cannot divide by zero.");  
    }  
    return dividend / divisor;  
}  
  
try  
{  
    var result = Divide(10, 0);  
    Console.WriteLine($"Result: {result}");  
}  
catch (DivideByZeroException ex)  
{  
    Console.WriteLine($"Error: {ex.Message}");  
}

使用重构方法Result

public Result<decimal> Divide(decimal dividend, decimal divisor)  
{  
    if (divisor == 0)  
    {  
        return Result<decimal>.Failure("Cannot divide by zero.");  
    }  
    return Result<decimal>.Success(dividend / divisor);  
}  
  
var result = Divide(10, 0);  
if (result.IsSuccess)  
{  
    Console.WriteLine($"Result: {result.Value}");  
}  
else  
{  
    Console.WriteLine($"Error: {result.Error}");  
}

在重构的方法中，除法运算现在显式处理除数为零的情况，而不会中断控制流或依赖于异常。这种方法更具可预测性，并且可以与代码库的其余部分无缝集成。

多种方法的示例用法

下面介绍了如何使用 Result 对象处理具有多个方法的更复杂的方案。

public Result<decimal> CalculateTax(decimal amount, decimal taxRate)  
{  
    if (taxRate < 0 || taxRate > 1)  
    {  
        return Result<decimal>.Failure("Invalid tax rate.");  
    }  
    return Result<decimal>.Success(amount * taxRate);  
}  
  
public Result<decimal> CalculateTotal(decimal amount, decimal taxRate)  
{  
    var taxResult = CalculateTax(amount, taxRate);  
    if (!taxResult.IsSuccess)  
    {  
        return Result<decimal>.Failure(taxResult.Error);  
    }  
  
    return Result<decimal>.Success(amount + taxResult.Value);  
}  
  
var totalResult = CalculateTotal(100m, 0.05m);  
if (totalResult.IsSuccess)  
{  
    Console.WriteLine($"Total Amount: {totalResult.Value}");  
}  
else  
{  
    Console.WriteLine($"Error: {totalResult.Error}");  
}

虽然异常仍然是 C# 开发人员工具包中的强大工具，但 Result 对象为特定方案提供了引人注目的替代方案。通过使错误处理明确、可预测且更符合函数式编程实践，Result 对象可以生成更清晰、更易于维护的代码。也就是说，异常和 Result 对象之间的选择取决于上下文。