การใช้งาน Never Type: การตรวจสอบอย่างละเอียดเทียบกับการจัดการข้อผิดพลาด

ในขอบเขตของการพัฒนาซอฟต์แวร์ การรับประกันความถูกต้องและความแข็งแกร่งของโค้ดเป็นสิ่งสำคัญที่สุด สองแนวทางหลักในการบรรลุเป้าหมายนี้คือ: การตรวจสอบอย่างละเอียด ซึ่งรับประกันว่าสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดได้รับการพิจารณา และการจัดการข้อผิดพลาดแบบดั้งเดิม ซึ่งจัดการกับความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น บทความนี้เจาะลึกประโยชน์ใช้สอยของประเภท 'never' ซึ่งเป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับการใช้ทั้งสองแนวทาง โดยตรวจสอบจุดแข็งและจุดอ่อน และแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้ผ่านตัวอย่างเชิงปฏิบัติ

'Never' Type คืออะไร?

ประเภท 'never' แสดงถึงประเภทของค่าที่จะไม่เกิดขึ้น *never* มันบ่งบอกถึงการไม่มีค่า ในสาระสำคัญ ตัวแปรของประเภท 'never' จะไม่สามารถเก็บค่าได้ แนวคิดนี้มักใช้เพื่อส่งสัญญาณว่าฟังก์ชันจะไม่ส่งคืน (เช่น โยนข้อผิดพลาด) หรือเพื่อแสดงประเภทที่ถูกยกเว้นจากสหภาพ

การใช้งานและพฤติกรรมของประเภท 'never' อาจแตกต่างกันเล็กน้อยในแต่ละภาษาการเขียนโปรแกรม ตัวอย่างเช่น ใน TypeScript ฟังก์ชันที่ส่งกลับ 'never' ระบุว่าจะโยนข้อยกเว้นหรือเข้าสู่ลูปอินฟินิตี้ ดังนั้นจึงไม่ส่งกลับตามปกติ ใน Kotlin 'Nothing' ทำหน้าที่คล้ายกัน และใน Rust ประเภทหน่วย '!' (bang) แสดงถึงประเภทของการคำนวณที่ไม่ส่งกลับ

การตรวจสอบอย่างละเอียดด้วย 'Never' Type

การตรวจสอบอย่างละเอียดเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการรับประกันว่ากรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมดในคำสั่งเงื่อนไขหรือโครงสร้างข้อมูลได้รับการจัดการ ประเภท 'never' มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับสิ่งนี้ ด้วยการใช้ 'never' นักพัฒนาสามารถรับประกันได้ว่าหาก *ไม่* จัดการกรณีใดๆ คอมไพเลอร์จะสร้างข้อผิดพลาด จับข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในเวลาคอมไพล์ ซึ่งแตกต่างจากข้อผิดพลาดรันไทม์ ซึ่งอาจแก้ไขได้ยากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่ซับซ้อน

ตัวอย่าง: TypeScript

ลองพิจารณาตัวอย่างง่ายๆ ใน TypeScript ที่เกี่ยวข้องกับดิสคริมิเนชันยูเนียน ดิสคริมิเนชันยูเนียน (หรือที่เรียกว่า tagged union หรือ algebraic data type) เป็นชนิดข้อมูลที่สามารถใช้รูปแบบที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้ รูปแบบแต่ละแบบมีคุณสมบัติ 'tag' หรือ 'discriminator' ที่ระบุชนิดข้อมูล ในตัวอย่างนี้ เราจะแสดงวิธีใช้ประเภท 'never' เพื่อให้เกิดความปลอดภัยในเวลาคอมไพล์เมื่อจัดการกับค่าต่างๆ ของยูเนียน

            
interface Circle { type: 'circle'; radius: number; }
interface Square { type: 'square'; side: number; }
interface Triangle { type: 'triangle'; base: number; height: number; }

type Shape = Circle | Square | Triangle;

function getArea(shape: Shape): number {
  switch (shape.type) {
    case 'circle':
      return Math.PI * shape.radius * shape.radius;
    case 'square':
      return shape.side * shape.side;
    case 'triangle':
      return 0.5 * shape.base * shape.height;
  }
  const _exhaustiveCheck: never = shape; // Compile-time error if a new shape is added and not handled
}

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ หากเราแนะนำประเภทรูปร่างใหม่ เช่น 'rectangle' โดยไม่ปรับปรุงฟังก์ชัน `getArea` คอมไพเลอร์จะโยนข้อผิดพลาดในบรรทัด `const _exhaustiveCheck: never = shape;` ทั้งนี้เป็นเพราะประเภทรูปร่างในบรรทัดนี้ไม่สามารถกำหนดให้กับ never ได้ เนื่องจากประเภทรูปร่างใหม่ไม่ได้รับการจัดการภายในคำสั่ง switch ข้อผิดพลาดในเวลาคอมไพล์นี้ให้ข้อเสนอแนะทันที ป้องกันปัญหาในรันไทม์

ตัวอย่าง: Kotlin

Kotlin ใช้ประเภท 'Nothing' เพื่อวัตถุประสงค์ที่คล้ายกัน นี่คือตัวอย่างที่คล้ายคลึงกัน:

            
sealed class Shape {
    data class Circle(val radius: Double) : Shape()
    data class Square(val side: Double) : Shape()
    data class Triangle(val base: Double, val height: Double) : Shape()
}

fun getArea(shape: Shape): Double = when (shape) {
    is Shape.Circle -> Math.PI * shape.radius * shape.radius
    is Shape.Square -> shape.side * shape.side
    is Shape.Triangle -> 0.5 * shape.base * shape.height
}

            

              
                Copy
              
            
          

นิพจน์ `when` ของ Kotlin นั้นครอบคลุมโดยค่าเริ่มต้น หากมีการเพิ่ม Shape ประเภทใหม่ คอมไพเลอร์จะบังคับให้คุณเพิ่มกรณีให้กับนิพจน์ when สิ่งนี้ให้ความปลอดภัยในเวลาคอมไพล์คล้ายกับตัวอย่าง TypeScript แม้ว่า Kotlin จะไม่ใช้การตรวจสอบ never อย่างชัดเจนเหมือน TypeScript แต่ก็ให้ความปลอดภัยที่คล้ายกันผ่านคุณสมบัติการตรวจสอบอย่างละเอียดของคอมไพเลอร์

ประโยชน์ของการตรวจสอบอย่างละเอียด

• ความปลอดภัยในเวลาคอมไพล์: จับข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในระยะแรกของการพัฒนา
• การบำรุงรักษา: รับประกันว่าโค้ดยังคงสอดคล้องและสมบูรณ์เมื่อมีการเพิ่มคุณสมบัติหรือการปรับเปลี่ยนใหม่
• ข้อผิดพลาดรันไทม์ที่ลดลง: ลดโอกาสที่จะเกิดพฤติกรรมที่ไม่คาดคิดในสภาพแวดล้อมการผลิต
• คุณภาพโค้ดที่ดีขึ้น: ส่งเสริมให้นักพัฒนาคิดถึงสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดและจัดการกับสถานการณ์เหล่านั้นอย่างชัดเจน

การจัดการข้อผิดพลาดด้วย 'Never' Type

ประเภท 'never' ยังสามารถใช้เพื่อสร้างแบบจำลองฟังก์ชันที่รับประกันว่าจะล้มเหลวได้ โดยการกำหนดประเภทการส่งคืนของฟังก์ชันเป็น 'never' เราประกาศอย่างชัดเจนว่าฟังก์ชันจะ *never* ส่งคืนค่าตามปกติ สิ่งนี้เกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฟังก์ชันที่โยนข้อยกเว้นเสมอ สิ้นสุดโปรแกรม หรือเข้าสู่ลูปอินฟินิตี้

ตัวอย่าง: TypeScript

            
function raiseError(message: string): never {
  throw new Error(message);
}

function processData(input: string): number {
  if (input.length === 0) {
    raiseError('Input cannot be empty'); // Function guaranteed to never return normally.
  }
  return parseInt(input, 10);
}

try {
  const result = processData('');
  console.log('Result:', result); // This line will not be reached
} catch (error) {
  console.error('Error:', error.message);
}

            

              
                Copy
              
            
          

ในตัวอย่างนี้ ประเภทการส่งคืนของฟังก์ชัน `raiseError` ถูกประกาศเป็น `never` เมื่อสตริงอินพุตว่างเปล่า ฟังก์ชันจะโยนข้อผิดพลาด และฟังก์ชัน `processData` จะ *never* ส่งคืนตามปกติ สิ่งนี้ให้การสื่อสารที่ชัดเจนเกี่ยวกับพฤติกรรมของฟังก์ชัน

ตัวอย่าง: Rust

Rust โดยเน้นที่ความปลอดภัยของหน่วยความจำและการจัดการข้อผิดพลาดอย่างหนักแน่น ใช้ประเภทหน่วย '!' (bang) เพื่อระบุการคำนวณที่ไม่ส่งคืน

            
fn panic_example() -> ! {
    panic!("This function always panics!"); // The panic! macro ends the program.
}

fn main() {
    //panic_example();
    println!("This line will never be printed if panic_example() is called without comment.");
}

            

              
                Copy
              
            
          

ใน Rust แมโคร `panic!` ส่งผลให้โปรแกรมสิ้นสุด ฟังก์ชัน `panic_example` ซึ่งประกาศด้วยประเภทการส่งคืน `!` จะไม่ส่งคืน กลไกนี้ช่วยให้ Rust จัดการข้อผิดพลาดที่ไม่สามารถกู้คืนได้ และให้การรับประกันในเวลาคอมไพล์ว่าโค้ดหลังจากการเรียกดังกล่าวจะไม่ถูกดำเนินการ

ประโยชน์ของการจัดการข้อผิดพลาดด้วย 'never'

• ความชัดเจนของเจตนา: ส่งสัญญาณให้เพื่อนนักพัฒนาทราบอย่างชัดเจนว่าฟังก์ชันได้รับการออกแบบมาให้ล้มเหลว
• การอ่านโค้ดที่ดีขึ้น: ทำให้เข้าใจพฤติกรรมของโปรแกรมได้ง่ายขึ้น
• Boilerplate ที่ลดลง: สามารถกำจัดการตรวจสอบข้อผิดพลาดที่ซ้ำซ้อนในบางกรณีได้
• การบำรุงรักษาที่ได้รับการปรับปรุง: อำนวยความสะดวกในการแก้ไขข้อบกพร่องและการบำรุงรักษาที่ง่ายขึ้นโดยทำให้สถานะข้อผิดพลาดปรากฏขึ้นทันที

การตรวจสอบอย่างละเอียดเทียบกับการจัดการข้อผิดพลาด: การเปรียบเทียบ

ทั้งการตรวจสอบอย่างละเอียดและการจัดการข้อผิดพลาดมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างซอฟต์แวร์ที่แข็งแกร่ง ในบางแง่มุม ทั้งสองเป็นสองด้านของเหรียญเดียวกัน แม้ว่าทั้งสองจะกล่าวถึงแง่มุมที่แตกต่างกันของความน่าเชื่อถือของโค้ดก็ตาม

การเลือกระหว่างการตรวจสอบอย่างละเอียดและการจัดการข้อผิดพลาด หรือมีแนวโน้มมากที่สุดคือ การผสมผสานกัน มักขึ้นอยู่กับบริบทเฉพาะของฟังก์ชันหรือโมดูล ตัวอย่างเช่น เมื่อจัดการกับสถานะต่างๆ ของเครื่องจักรสถานะจำกัด การตรวจสอบอย่างละเอียดมักจะเป็นแนวทางที่ต้องการมากที่สุด สำหรับทรัพยากรภายนอก เช่น ฐานข้อมูล การจัดการข้อผิดพลาดผ่าน `try-catch` (หรือกลไกที่คล้ายกัน) มักจะเป็นแนวทางที่เหมาะสมกว่า

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการใช้ 'never' Type

• ทำความเข้าใจภาษา: ทำความคุ้นเคยกับการใช้งานเฉพาะของประเภท 'never' (หรือเทียบเท่า) ในภาษาการเขียนโปรแกรมที่คุณเลือก
• ใช้อย่างรอบคอบ: ใช้ 'never' อย่างมีกลยุทธ์ในกรณีที่คุณต้องการให้แน่ใจว่าจัดการทุกกรณีอย่างละเอียด หรือในกรณีที่ฟังก์ชันรับประกันว่าจะสิ้นสุดด้วยข้อผิดพลาด
• รวมกับเทคนิคอื่นๆ: รวม 'never' เข้ากับคุณสมบัติความปลอดภัยของประเภทและกลยุทธ์การจัดการข้อผิดพลาดอื่นๆ (เช่น บล็อก `try-catch`, ประเภทผลลัพธ์) เพื่อสร้างโค้ดที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้
• เอกสารประกอบอย่างชัดเจน: ใช้ความคิดเห็นและเอกสารประกอบเพื่อระบุอย่างชัดเจนเมื่อคุณใช้ 'never' และเหตุผล ทำได้ง่ายขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความสามารถในการบำรุงรักษาและการทำงานร่วมกับนักพัฒนาคนอื่นๆ
• การทดสอบเป็นสิ่งจำเป็น: ในขณะที่ 'never' ช่วยในการป้องกันข้อผิดพลาด การทดสอบอย่างละเอียดควรยังคงเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของขั้นตอนการพัฒนา

การนำไปใช้ทั่วโลก

แนวคิดของประเภท 'never' และการประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบอย่างละเอียดและการจัดการข้อผิดพลาดข้ามพรมแดนทางภูมิศาสตร์และระบบนิเวศของภาษาการเขียนโปรแกรม หลักการของการสร้างซอฟต์แวร์ที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้ โดยใช้การวิเคราะห์แบบคงที่และการตรวจจับข้อผิดพลาดในระยะแรกนั้นใช้ได้ในระดับสากล ไวยากรณ์และการใช้งานเฉพาะอาจแตกต่างกันไปในแต่ละภาษาการเขียนโปรแกรม (TypeScript, Kotlin, Rust ฯลฯ) แต่แนวคิดหลักยังคงเหมือนเดิม

จากทีมวิศวกรรมใน Silicon Valley ไปจนถึงกลุ่มพัฒนาในอินเดีย บราซิล และญี่ปุ่น และทั่วโลก การใช้เทคนิคเหล่านี้สามารถนำไปสู่การปรับปรุงคุณภาพของโค้ดและลดโอกาสในการเกิดข้อผิดพลาดที่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในภูมิทัศน์ซอฟต์แวร์ระดับโลก

บทสรุป

ประเภท 'never' เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการปรับปรุงความน่าเชื่อถือและความสามารถในการบำรุงรักษาของซอฟต์แวร์ ไม่ว่าจะผ่านการตรวจสอบอย่างละเอียดหรือการจัดการข้อผิดพลาด 'never' มีวิธีการแสดงการไม่มีค่า รับประกันว่าจะไม่ถึงเส้นทางโค้ดบางเส้นทาง โดยการยอมรับเทคนิคเหล่านี้และทำความเข้าใจความแตกต่างของการใช้งาน นักพัฒนาทั่วโลกสามารถเขียนโค้ดที่แข็งแกร่งและเชื่อถือได้มากขึ้น นำไปสู่ซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพ บำรุงรักษาได้ และเป็นมิตรกับผู้ใช้สำหรับผู้ชมทั่วโลก

ภูมิทัศน์การพัฒนาซอฟต์แวร์ระดับโลกต้องการแนวทางที่เข้มงวดต่อคุณภาพ ด้วยการใช้ 'never' และเทคนิคที่เกี่ยวข้อง นักพัฒนาสามารถบรรลุระดับความปลอดภัยและความสามารถในการคาดการณ์ที่สูงขึ้นในแอปพลิเคชันของตน การประยุกต์ใช้วิธีการเหล่านี้อย่างระมัดระวัง ควบคู่ไปกับการทดสอบอย่างครอบคลุมและเอกสารประกอบอย่างละเอียด จะสร้างฐานโค้ดที่แข็งแกร่งและบำรุงรักษาได้มากขึ้น พร้อมสำหรับการปรับใช้ทุกที่ในโลก