Rust 有一个叫做 match
的极为强大的控制流运算符,它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相应代码。模式可由字面量、变量、通配符和许多其他内容构成。
一:match定义
可以把 match
表达式想象成某种硬币分类器:硬币滑入有着不同大小孔洞的轨道,每一个硬币都会掉入符合它大小的孔洞。同样地,值也会通过 match
的每一个模式,并且在遇到第一个 “符合” 的模式时,值会进入相关联的代码块并在执行中被使用。
enum Coin {
Penny,
Nickel,
Dime,
Quarter,
}
fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
match coin {
Coin::Penny => 1,
Coin::Nickel => 5,
Coin::Dime => 10,
Coin::Quarter => 25,
}
}
match
关键字后跟一个表达式,在这个例子中是 coin
的值。这看起来非常像 if
使用的表达式,不过这里有一个非常大的区别:对于 if
,表达式必须返回一个布尔值,而这里它可以是任何类型的
接下来是 match
的分支。一个分支有两个部分:一个模式和一些代码。第一个分支的模式是值 Coin::Penny
而之后的 =>
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值 1
。每一个分支之间使用逗号分隔。
当 match
表达式执行时,它将结果值按顺序与每一个分支的模式相比较。如果模式匹配了这个值,这个模式相关联的代码将被执行。如果模式并不匹配这个值,将继续执行下一个分支。
如果分支代码较短的话通常不使用大括号,正如上面例子中每个分支都只是返回一个值。如果想要在分支中运行多行代码,可以使用大括号
fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
match coin {
Coin::Penny => {
println!("Lucky penny!");
1
}
Coin::Nickel => 5,
Coin::Dime => 10,
Coin::Quarter => 25,
}
}
二:绑定值模式
作为一个例子,让我们修改枚举的一个成员来存放数据。1999 年到 2008 年间,美国在 25 美分的硬币的一侧为 50 个州的每一个都印刷了不同的设计。其他的硬币都没有这种区分州的设计,所以只有这些 25 美分硬币有特殊的价值。可以将这些信息加入我们的 enum
#[derive(Debug)]
enum UsState {
Alabama,
Alaska
}
enum Coin {
Penny,
Nickel,
Dime,
Quarter(UsState),
}
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
}
}
}
fn main() {
let coin = Coin::Quarter(UsState::Alaska);
let value = value_in_cents(coin);
}
运行结果:
三:Option<T>搭配match
我们在之前的部分中使用 Option<T>
时,是为了从 Some
中取出其内部的 T
值;我们还可以像处理 Coin
枚举那样使用 match
处理 Option<T>
!只不过这回比较的不再是硬币,而是 Option<T>
的成员,但 match
表达式的工作方式保持不变。
fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
match x {
None => None,
Some(i) => Some(i + 1),
}
}
let five = Some(5);
let six = plus_one(five);
let none = plus_one(None);
将 match
与枚举相结合在很多场景中都是有用的。你会在 Rust 代码中看到很多这样的模式:match
一个枚举,绑定其中的值到一个变量,接着根据其值执行代码。
Rust 知道我们没有覆盖所有可能的情况甚至知道哪些模式被忘记了!Rust 中的匹配是穷举式的(exhaustive):必须穷举到最后的可能性来使代码有效。特别的在这个 Option<T>
的例子中,Rust 防止我们忘记明确的处理 None
的情况,这让我们免于假设拥有一个实际上为空的值,从而使之前提到的价值亿万的错误不可能发生。
四:通配模式和占位符
让我们看一个例子,我们希望对一些特定的值采取特殊操作,而对其他的值采取默认操作。想象我们正在玩一个游戏,如果你掷出骰子的值为 3,角色不会移动,而是会得到一顶新奇的帽子。如果你掷出了 7,你的角色将失去新奇的帽子。对于其他的数值,你的角色会在棋盘上移动相应的格子。
fn add_fancy_hat() -> u8
{
println!("add_fancy_hat");
3
}
fn remove_fancy_hat() -> u8
{
println!("remove_fancy_hat");
7
}
fn move_player(num_spaces: u8) -> u8
{
println!("move_player {}",num_spaces);
num_spaces
}
fn value_in_cents(dice_roll:u8) -> u8 {
match dice_roll {
3 => add_fancy_hat(),
7 => remove_fancy_hat(),
other => move_player(other),
}
}
fn main() {
let dice_roll = 3; value_in_cents(dice_roll);
let dice_roll = 7; value_in_cents(dice_roll);
let dice_roll = 1; value_in_cents(dice_roll);
}
对于前两个分支,匹配模式是字面值 3 和 7,最后一个分支则涵盖了所有其他可能的值,模式是我们命名为 other
的一个变量。other
分支的代码通过将其传递给 move_player
函数来使用这个变量。
即使我们没有列出 u8
所有可能的值,这段代码依然能够编译,因为最后一个模式将匹配所有未被特殊列出的值。这种通配模式满足了 match
必须被穷尽的要求。请注意,我们必须将通配分支放在最后,因为模式是按顺序匹配的。如果我们在通配分支后添加其他分支,Rust 将会警告我们,因为此后的分支永远不会被匹配到。
Rust 还提供了一个模式,当我们不想使用通配模式获取的值时,请使用 _
,这是一个特殊的模式,可以匹配任意值而不绑定到该值。这告诉 Rust 我们不会使用这个值,所以 Rust 也不会警告我们存在未使用的变量。
let dice_roll = 9;
match dice_roll {
3 => add_fancy_hat(),
7 => remove_fancy_hat(),
_ => reroll(),
}
fn add_fancy_hat() {}
fn remove_fancy_hat() {}
fn reroll() {}
这个例子也满足穷举性要求,因为我们在最后一个分支中明确地忽略了其他的值。我们没有忘记处理任何东西。
如果你掷出 3 或 7 以外的值,你的回合将无事发生。我们可以使用单元值(在“元组类型”一节中提到的空元组)作为 _
分支的代码
let dice_roll = 9;
match dice_roll {
3 => add_fancy_hat(),
7 => remove_fancy_hat(),
_ => (),
}
fn add_fancy_hat() {}
fn remove_fancy_hat() {}
在这里,我们明确告诉 Rust 我们不会使用与前面模式不匹配的值,并且这种情况下我们不想运行任何代码。