# match和if let 在 Rust 中，模式匹配最常用的就是 `match` 和 `if let`，本章节将对两者及相关的概念进行详尽介绍。 先来看一个关于 `match` 的简单例子： ```rust enum Direction { East, West, North, South, } fn main() { let dire = Direction::South; match dire { Direction::East => println!("East"), Direction::North | Direction::South => { println!("South or North"); }, _ => println!("West"), }; } ``` 这里我们想去匹配 `dire` 对应的枚举类型，因此在 `match` 中用三个匹配分支来完全覆盖枚举变量 `Direction` 的所有成员类型，有以下几点值得注意： - `match` 的匹配必须要穷举出所有可能，因此这里用 `_` 来代表未列出的所有可能性 - `match` 的每一个分支都必须是一个表达式，且所有分支的表达式最终返回值的类型必须相同 - **X | Y**，是逻辑运算符 `或`，代表该分支可以匹配 `X` 也可以匹配 `Y`，只要满足一个即可 其实 `match` 跟其他语言中的 `switch` 非常像，`_` 类似于 `switch` 中的 `default`。 ## `match` 匹配 首先来看看 `match` 的通用形式： ```rust match target { 模式1 => 表达式1, 模式2 => { 语句1; 语句2; 表达式2 }, _ => 表达式3 } ``` 该形式清晰的说明了何为模式，何为模式匹配：将模式与 `target` 进行匹配，即为模式匹配，而模式匹配不仅仅局限于 `match`，后面我们会详细阐述。 `match` 允许我们将一个值与一系列的模式相比较，并根据相匹配的模式执行对应的代码，下面让我们来一一详解，先看一个例子： ```rust enum Coin { Penny, Nickel, Dime, Quarter, } fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { match coin { Coin::Penny => { println!("Lucky penny!"); 1 }, Coin::Nickel => 5, Coin::Dime => 10, Coin::Quarter => 25, } } ``` `value_in_cents` 函数根据匹配到的硬币，返回对应的美分数值。`match` 后紧跟着的是一个表达式，跟 `if` 很像，但是 `if` 后的表达式必须是一个布尔值，而 `match` 后的表达式返回值可以是任意类型，只要能跟后面的分支中的模式匹配起来即可，这里的 `coin` 是枚举 `Coin` 类型。 接下来是 `match` 的分支。一个分支有两个部分：**一个模式和针对该模式的处理代码**。第一个分支的模式是 `Coin::Penny`，其后的 `=>` 运算符将模式和将要运行的代码分开。这里的代码就仅仅是表达式 `1`，不同分支之间使用逗号分隔。 当 `match` 表达式执行时，它将目标值 `coin` 按顺序依次与每一个分支的模式相比较，如果模式匹配了这个值，那么模式之后的代码将被执行。如果模式并不匹配这个值，将继续执行下一个分支。 每个分支相关联的代码是一个表达式，而表达式的结果值将作为整个 `match` 表达式的返回值。如果分支有多行代码，那么需要用 `{}` 包裹，同时最后一行代码需要是一个表达式。 #### 使用 `match` 表达式赋值 还有一点很重要，`match` 本身也是一个表达式，因此可以用它来赋值： ```rust enum IpAddr { Ipv4, Ipv6 } fn main() { // let d_panic = Direction::South; let ip1 = IpAddr::Ipv6; let ip_str = match ip1 { IpAddr::Ipv4 => "127.0.0.1", _ => "::1", }; println!("{}", ip_str); } ``` 因为这里匹配到 `_` 分支，所以将 `"::1"` 赋值给了 `ip_str`。 #### 模式绑定 模式匹配的另外一个重要功能是从模式中取出绑定的值，例如： ```rust #[derive(Debug)] enum UsState { Alabama, Alaska, // --snip-- } enum Coin { Penny, Nickel, Dime, Quarter(UsState), // 25美分硬币 } ``` 其中 `Coin::Quarter` 成员还存放了一个值：美国的某个州（因为在 1999 年到 2008 年间，美国在 25 美分(Quarter)硬币的背后为 50 个州印刷了不同的标记，其它硬币都没有这样的设计）。 接下来，我们希望在模式匹配中，获取到 25 美分硬币上刻印的州的名称： ```rust fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 { match coin { Coin::Penny => 1, Coin::Nickel => 5, Coin::Dime => 10, Coin::Quarter(state) => { println!("State quarter from {:?}!", state); 25 }, } } ``` 上面代码中，在匹配 `Coin::Quarter(state)` 模式时，我们把它内部存储的值绑定到了 `state` 变量上，因此 `state` 变量就是对应的 `UsState` 枚举类型。 例如有一个印了阿拉斯加州标记的 25 分硬币：`Coin::Quarter(UsState::Alaska))`, 它在匹配时，`state` 变量将被绑定 `UsState::Alaska` 的枚举值。 再来看一个更复杂的例子： ```rust enum Action { Say(String), MoveTo(i32, i32), ChangeColorRGB(u16, u16, u16), } fn main() { let actions = [ Action::Say("Hello Rust".to_string()), Action::MoveTo(1,2), Action::ChangeColorRGB(255,255,0), ]; for action in actions { match action { Action::Say(s) => { println!("{}", s); }, Action::MoveTo(x, y) => { println!("point from (0, 0) move to ({}, {})", x, y); }, Action::ChangeColorRGB(r, g, _) => { println!("change color into '(r:{}, g:{}, b:0)', 'b' has been ignored", r, g, ); } } } } ``` 运行后输出： ```console $ cargo run Compiling world_hello v0.1.0 (/Users/sunfei/development/rust/world_hello) Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.16s Running `target/debug/world_hello` Hello Rust point from (0, 0) move to (1, 2) change color into '(r:255, g:255, b:0)', 'b' has been ignored ``` #### 穷尽匹配 在文章的开头，我们简单总结过 `match` 的匹配必须穷尽所有情况，下面来举例说明，例如： ```rust enum Direction { East, West, North, South, } fn main() { let dire = Direction::South; match dire { Direction::East => println!("East"), Direction::North | Direction::South => { println!("South or North"); }, }; } ``` 我们没有处理 `Direction::West` 的情况，因此会报错： ```console error[E0004]: non-exhaustive patterns: `West` not covered // 非穷尽匹配，`West` 没有被覆盖 --> src/main.rs:10:11 | 1 | / enum Direction { 2 | | East, 3 | | West, | | ---- not covered 4 | | North, 5 | | South, 6 | | } | |_- `Direction` defined here ... 10 | match dire { | ^^^^ pattern `West` not covered // 模式 `West` 没有被覆盖 | = help: ensure that all possible cases are being handled, possibly by adding wildcards or more match arms = note: the matched value is of type `Direction` ``` 不禁想感叹，Rust 的编译器**真强大**，忍不住想爆粗口了，sorry，如果你以后进一步深入使用 Rust 也会像我这样感叹的。Rust 编译器清晰地知道 `match` 中有哪些分支没有被覆盖, 这种行为能强制我们处理所有的可能性，有效避免传说中价值**十亿美金**的 `null` 陷阱。 #### `_` 通配符 当我们不想在匹配的时候列出所有值的时候，可以使用 Rust 提供的一个特殊**模式**，例如，`u8` 可以拥有 0 到 255 的有效的值，但是我们只关心 `1、3、5 和 7` 这几个值，不想列出其它的 `0、2、4、6、8、9 一直到 255` 的值。那么, 我们不必一个一个列出所有值, 因为可以使用使用特殊的模式 `_` 替代： ```rust let some_u8_value = 0u8; match some_u8_value { 1 => println!("one"), 3 => println!("three"), 5 => println!("five"), 7 => println!("seven"), _ => (), } ``` 通过将 `_` 其放置于其他分支后，`_` 将会匹配所有遗漏的值。`()` 表示返回**单元类型**与所有分支返回值的类型相同，所以当匹配到 `_` 后，什么也不会发生。 然后，在某些场景下，我们其实只关心**某一个值是否存在**，此时 `match` 就显得过于啰嗦。 ## `if let` 匹配 有时会遇到只有一个模式的值需要被处理，其它值直接忽略的场景，如果用 `match` 来处理就要写成下面这样： ```rust let v = Some(3u8); match v{ Some(3) => println!("three"), _ => (), } ```` 我们只想要对 `Some(3)` 模式进行匹配, 不想处理任何其他 `Some` 值或 `None` 值。但是为了满足 `match` 表达式（穷尽性）的要求，写代码时必须在处理完这唯一的成员后加上 `_ => ()`，这样会增加不少无用的代码。 杀鸡焉用牛刀，可以用 `if let` 的方式来实现： ```rust if let Some(3) = v { println!("three"); } ``` 这两种匹配对于新手来说，可能有些难以抉择，但是只要记住一点就好：**当你只要匹配一个条件，且忽略其他条件时就用 `if let` ，否则都用 `match`**。 ## matches!宏 Rust 标准库中提供了一个非常实用的宏：`matches!`，它可以将一个表达式跟模式进行匹配，然后返回匹配的结果 `true` or `false`。 例如，有一个动态数组，里面存有以下枚举： ```rust enum MyEnum { Foo, Bar } fn main() { let v = vec![MyEnum::Foo,MyEnum::Bar,MyEnum::Foo]; } ``` 现在如果想对 `v` 进行过滤，只保留类型是 `MyEnum::Foo` 的元素，你可能想这么写： ```rust v.iter().filter(|x| x == MyEnum::Foo); ``` 但是，实际上这行代码会报错，因为你无法将 `x` 直接跟一个枚举成员进行比较。好在，你可以使用 `match` 来完成，但是会导致代码更为啰嗦，是否有更简洁的方式？答案是使用 `matches!`： ```rust v.iter().filter(|x| matches!(x, MyEnum::Foo)); ``` 很简单也很简洁，再来看看更多的例子： ```rust let foo = 'f'; assert!(matches!(foo, 'A'..='Z' | 'a'..='z')); let bar = Some(4); assert!(matches!(bar, Some(x) if x > 2)); ``` ## 变量覆盖 无论是是 `match` 还是 `if let`，他们都可以在模式匹配时覆盖掉老的值，绑定新的值: ```rust fn main() { let age = Some(30); println!("在匹配前，age是{:?}",age); if let Some(age) = age { println!("匹配出来的age是{}",age); } println!("在匹配后，age是{:?}",age); } ``` `cargo run `运行后输出如下： ```console 在匹配前，age是Some(30) 匹配出来的age是30 在匹配后，age是Some(30) ``` 可以看出在 `if let` 中，`=` 右边 `Some(i32)` 类型的 `age` 被左边 `i32` 类型的新 `age` 覆盖了，该覆盖一直持续到 `if let` 语句块的结束。因此第三个 `println!` 输出的 `age` 依然是 `Some(i32)` 类型。 对于 `match` 类型也是如此: ```rust fn main() { let age = Some(30); println!("在匹配前，age是{:?}",age); match age { Some(age) => println!("匹配出来的age是{}",age), _ => () } println!("在匹配后，age是{:?}",age); } ``` 需要注意的是，**`match` 中的变量覆盖其实不是那么的容易看出**，因此要小心！