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【全球独家】Rust编程语言入门之模式匹配

来源：博客园


【资料图】

模式匹配

模式

  • 模式是Rust中的一种特殊语法，用于匹配复杂和简单类型的结构
  • 将模式与匹配表达式和其他构造结合使用，可以更好地控制程序的控制流
  • 模式由以下元素（的一些组合）组成：
    • 字面值
    • 解构的数组、enum、struct 和 tuple
    • 变量
    • 通配符
    • 占位符
  • 想要使用模式，需要将其与某个值进行比较：
    • 如果模式匹配，就可以在代码中使用这个值的相应部分

一、用到模式（匹配）的地方

match 的 Arm

match VALUE {  PATTERN => EXPRESSION,  PATTERN => EXPRESSION,  PATTERN => EXPRESSION,}
  • match 表达式的要求：
    • 详尽（包含所有的可能性）
  • 一个特殊的模式：_（下划线）：
    • 它会匹配任何东西
    • 不会绑定到变量
    • 通常用于 match 的最后一个 arm；或用于忽略某些值。

条件 if let 表达式

  • if let 表达式主要是作为一种简短的方式来等价的代替只有一个匹配项的 match
  • if let 可选的可以拥有 else，包括：
    • else if
    • else if let
  • 但，if let 不会检查穷尽性
fn main() {  let favorite_color: Option<&str> = None;  let is_tuesday = false;  let age: Result = "34".parse();    if let Some(color) = favorite_color {    println!("Using your favorite color, {}, as the background", color);  } else if if_tuesday {    println!("Tuesday is green day!");  } else if let Ok(age) = age {    if age > 30 {      println!("Using purple as the background color");    } else {      println!("Using orange as the background color");    }  } else {    println!("Using blue as the background color");  }}

While let 条件循环

  • 只要模式继续满足匹配的条件，那它允许 while 循环一直运行
fn main() {  let mut stack = Vec::new();    stack.push(1);  stack.push(2);  stack.push(3);    while let Some(top) = stack.pop() {    println!("{}", top);  }}

for 循环

  • for 循环是Rust 中最常见的循环
  • for 循环中，模式就是紧随 for 关键字后的值
fn main() {  let v = vec!["a", "b", "c"];    for (index, value) in v.iter().enumerate() {    println!("{} is at index {}", value , index);  }}

Let 语句

  • let 语句也是模式
  • let PATTERN = EXPRESSION
fn main() {  let a = 5;    let (x, y, z) = (1, 2, 3);    let (q, w) = (4, 5, 6); // 报错 类型不匹配 3 2}

函数参数

  • 函数参数也可以是模式
fn foo(x: i32) {  // code goes here}fn print_coordinates(&(x, y): &(i32, i32)) {  println!("Current location: ({}, {})", x, y);}fn main() {  let point = (3, 5);  print_coordinates(&point);}

二、可辩驳性：模式是否会无法匹配

模式的两种形式

  • 模式有两种形式：可辨驳的、无可辩驳的
  • 能匹配任何可能传递的值的模式：无可辩驳的
    • 例如：let x = 5;
  • 对某些可能得值，无法进行匹配的模式：可辩驳的
    • 例如：if let Some(x) = a_value
  • 函数参数、let 语句、for 循环只接受无可辩驳的模式
  • if let 和 while let 接受可辨驳和无可辩驳的模式
fn main() {  let a: Option = Some(5);  let Some(x) = a: // 报错 None  if let Some(x) = a {}  if let x = 5 {} // 警告}

三、模式语法

匹配字面值

  • 模式可直接匹配字面值
fn main() {  let x = 1;    match x {    1 => println!("one"),    2 => println!("two"),    3 => println!("three"),    _ => println!("anything"),  }}

匹配命名变量

  • 命名的变量是可匹配任何值的无可辩驳模式
fn main() {  let x = Some(5);  let y = 10;    match x {    Some(50) => println!("Got 50"),    Some(y) => println!("Matched, y = {:?}", y),    _ => println!("Default case, x = {:?}", x),  }    println!("at the end: x = {:?}, y = {:?}", x, y);}

多重模式

  • 在match 表达式中，使用 | 语法（就是或的意思），可以匹配多种模式
fn main() {  let x = 1;    match x {    1 | 2 => println!("one or two"),    3 => println!("three"),    _ => println!("anything"),  }}

使用 ..= 来匹配某个范围的值

fn main() {  let x = 5;  match x {    1..=5 => println!("one through five"),    _ => println!("something else"),  }    let x = "c";  match x {    "a" ..="j" => println!("early ASCII letter"),    "k" ..="z" => println!("late ASCII letter"),    _ => println!("something else"),  }}

解构以分解值

  • 可以使用模式来解构 struct、enum、tuple，从而引用这些类型值的不同部分
struct Point {  x: i32,  y: i32,}fn main() {  let p = Point { x: 0, y: 7 };    let Point { x: a, y: b } = p;  assert_eq!(0, a);  assert_eq!(7, b);    let Point {x, y} = p;  assert_eq!(0, x);  assert_eq!(7, y);    match p {    Point {x, y: 0} => println!("On the x axis at {}", x),    Point {x: 0, y} => println!("On the y axis at {}", y),    Point {x, y} => println!("On neither axis: ({}, {})", x, y),  }}

解构 enum

enum Message {  Quit,  Move {x: i32, y: i32},  Write(String),  ChangeColor(i32, i32, i32),}fn main() {  let msg = Message::ChangeColor(0, 160, 255);    match msg {    Message::Quit => {      println!("The Quit variant has no data to destructure.")    }    Message::Move {x, y} => {      println!("Move in the x direction {} and in the y direction {}", x, y);    }    Message::Write(text) => println!("Text message: {}", text),    Message::ChangeColor(r, g, b) => {      println!("Change the color to red {}, green {}, and blue {}", r, g, b);    }  }}

解构嵌套的 struct 和 enum

enum Color {  Rgb(i32, i32, i32),  Hsv(i32, i32, i32),}enum Message {  Quit,  Move {x: i32, y: i32},  Write(String),  ChangeColor(Color),}fn main() {  let msg = Message::ChangeColor(Color::Hsv(0, 160, 255));    match msg {    Message::ChangeClolr(Color::Rgb(r, g, b)) => {      println!("Change the color to red {}, green {}, and blur {}", r, g, b)    }    Message::ChangeColor(Color::Hsv(h, s, v)) => {      println!("Change the color to hue {}, saturation {}, and value {}", h, s, v)    }    _ => (),  }}

解构 struct 和 tuple

struct Point {  x: i32,  y: i32,}fn main() {  let ((feet, inches), Point {x, y}) = ((3, 10), Point {x: 3, y: -10});}

在模式中忽略值

  • 有几种方式可以在模式中忽略整个值或部分值：
    • _
    • _ 配合其它模式
    • 使用以 _ 开头的名称
    • .. （忽略值的剩余部分）

使用 _ 来忽略整个值

fn foo(_: i32, y: i32) {  println!("This code only uses the y parameter: {}", y);}fn main() {  foo(3, 4);}

使用嵌套的 _ 来忽略值的一部分

fn main() {  let mut setting_value = Some(5);  let new_setting_value = Some(10);    match (setting_value, new_setting_value) {    (Some(_), Some(_)) => {      println!("Can"t overwrite an existing customized value");    }    _ => {      setting_value = new_setting_value;    }  }    println!("setting is {:?}", setting_value);      let numbers = (2, 4, 6, 8, 16, 32);    match numbers {    (first, _, third, _, fifth) => {      println!("Some numbers: {}, {}, {}", first, third, fifth)    }  }}

通过使用 _ 开头命名来忽略未使用的变量

fn main() {  let _x = 5;  let y = 10;  // 创建未使用 警告    let s = Some(String::from("Hello"));    if let Some(_s) = s { // if let Some(_) = s {    println!("found a string");  }    println!("{:?}", s); // 报错 }

使用 .. 来忽略值的剩余部分

struct Point {  x: i32,  y: i32,  z: i32,}fn main() {  let origin = Point {x: 0, y: 0, z: 0};  match origin {    Point {x, ..} => println!("x is {}", x),  }    let numbers = (2, 4, 8, 16, 32);  match numbers {    (first, .., last) => {      println!("Some numbers: {}, {}", first, last);    }  }    match numbers {    (.., second, ..) => {  // 报错      println!("Some numbers: {}", second)    },  }}

使用 match 守卫来提供额外的条件

  • match 守卫就是 match arm 模式后额外的 if 条件，想要匹配该条件也必须满足
  • match 守卫适用于比单独的模式更复杂的场景

例子一：

fn main() {  let num = Some(4);    match num {    Some(x) if x < 5 => println!("less than five: {}", x),    Some(x) => println!("{}", x),    None => (),  }}

例子二：

fn main() {  let x = Some(5);  let y = 10;    match x {    Some(50) => println!("Got 50"),    Some(n) if n == y => println!("Matched, n = {:?}", n),    _ => println!("Default case, x = {:?}", x),  }    println!("at the end: x = {:?}, y = {:?}", x, y);}

例子三：

fn main() {  let x = 4;  let y = false;    match x {    4 | 5 | 6 if y => println!("yes"),    _ => println!("no"),  }}

@绑定

  • @ 符号让我们可以创建一个变量，该变量可以在测试某个值是否与模式匹配的同时保存该值
enum Message {  Hello {id: i32},}fn main() {  let msg = Message::Hello {id: 5};    match msg {    Message::Hello {      id: id_variable @ 3..=7,    } => {      println!("Found an id in range: {}", id_variable)    }    Message::Hello {id: 10..=12} => {      println!("Found an id in another range")    }    Message::Hello {id} => {      println!("Found some other id: {}", id)    }  }}

关键词：