深入了解Rust中的枚舉和模式匹配
枚舉的定義
結(jié)構(gòu)體可以將字段和數(shù)據(jù)聚合在一起，而枚舉可以將一個(gè)值成為一個(gè)集合之一。
定義一個(gè) IpAddrKind 枚舉：
enum IpAddrKind {
V4,
V6,
}
枚舉值
創(chuàng)建 IpAddrKind 兩個(gè)不同成員的實(shí)例：
let four = IpAddrKind::V4; let six = IpAddrKind::V6;
注意：枚舉的成員位于其標(biāo)識(shí)符的命名空間中，并使用兩個(gè)冒號(hào)分開。
定義一個(gè)函數(shù)來(lái)獲取任何 IpAddrKind，可以使用任一成員來(lái)調(diào)用這個(gè)函數(shù)：
fn route(ip_kind: IpAddrKind) {}
route(IpAddrKind::V4);
route(IpAddrKind::V6);
將數(shù)據(jù)直接放進(jìn)每一個(gè)枚舉成員
將 IP 地址的數(shù)據(jù)和 IpAddrKind 成員存儲(chǔ)在一個(gè) struct 中，關(guān)聯(lián)枚舉成員與值：
enum IpAddrKind {
V4,
V6,
}
struct IpAddr {
kind: IpAddrKind,
address: String,
}
let home = IpAddr {
kind: IpAddrKind::V4,
address: String::from("127.0.0.1"),
};
let loopback = IpAddr {
kind: IpAddrKind::V6,
address: String::from("::1"),
};
可以使用一種更簡(jiǎn)潔的方式來(lái)表達(dá)相同的概念，僅僅使用枚舉并將數(shù)據(jù)直接放進(jìn)每一個(gè)枚舉成員而不是將枚舉作為結(jié)構(gòu)體的一部分。
IpAddr 枚舉的新定義表明了 V4 和 V6 成員都關(guān)聯(lián)了 String 值：
enum IpAddr {
V4(String),
V6(String),
}
let home = IpAddr::V4(String::from("127.0.0.1"));
let loopback = IpAddr::V6(String::from("::1"));
IpAddr::V4() 是一個(gè)獲取 String 參數(shù)并返回 IpAddr 類型實(shí)例的函數(shù)調(diào)用，這些構(gòu)造函數(shù)會(huì)自動(dòng)被定義。
將不同類型和數(shù)量的數(shù)據(jù)放入枚舉成員
用枚舉替代結(jié)構(gòu)體還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：每個(gè)成員可以處理不同類型和數(shù)量的數(shù)據(jù)。枚舉則可以輕易的處理這個(gè)情況：
enum IpAddr {
V4(u8, u8, u8, u8), //V4 地址存儲(chǔ)為四個(gè) u8 值
V6(String), //V6 地址存儲(chǔ)為一個(gè) String
}
let home = IpAddr::V4(127, 0, 0, 1);
let loopback = IpAddr::V6(String::from("::1"));
存儲(chǔ)和編碼 IP 地址實(shí)在是太常見了，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了一個(gè)開箱即用的定義：
struct Ipv4Addr {
// --snip--
}
struct Ipv6Addr {
// --snip--
}
enum IpAddr {
V4(Ipv4Addr),
V6(Ipv6Addr),
}
這說(shuō)明可以將任意類型的數(shù)據(jù)放入枚舉成員中：例如字符串、數(shù)字類型或者結(jié)構(gòu)體，甚至可以包含另一個(gè)枚舉。
有關(guān)聯(lián)值的枚舉和結(jié)構(gòu)體的相似性
一個(gè) Message 枚舉，其每個(gè)成員都存儲(chǔ)了不同數(shù)量和類型的值：
enum Message {
Quit, //Quit 沒有關(guān)聯(lián)任何數(shù)據(jù)
Move { x: i32, y: i32 }, //Move 類似結(jié)構(gòu)體包含命名字段
Write(String), //Write 包含單獨(dú)一個(gè) String
ChangeColor(i32, i32, i32), //ChangeColor 包含三個(gè) i32
}
如下結(jié)構(gòu)體可以包含和上面枚舉成員相同的數(shù)據(jù)，但它們都有不同的類型：
struct QuitMessage; // 類單元結(jié)構(gòu)體
struct MoveMessage {
x: i32,
y: i32,
}
struct WriteMessage(String); // 元組結(jié)構(gòu)體
struct ChangeColorMessage(i32, i32, i32); // 元組結(jié)構(gòu)體
使用 impl 在枚舉上定義方法
可以使用 impl 在枚舉上定義方法，在 Message 枚舉上定義一個(gè)叫做 call 的方法：
impl Message {
fn call(&self) {
// 在這里定義方法體
}
}
let m = Message::Write(String::from("hello"));
m.call();
方法體使用了 self 來(lái)獲取調(diào)用方法的值，上面的變量 m 就是當(dāng) m.call() 運(yùn)行時(shí) call 方法中的 self 的值。
Option 枚舉和其相對(duì)于空值的優(yōu)勢(shì)
Option 是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)定義的一個(gè)枚舉，它編碼了一個(gè)非常普遍的場(chǎng)景：一個(gè)值要么有值要么沒值。
Rust 沒有空值功能，空值（Null ）是一個(gè)值，它代表沒有值。在有空值的語(yǔ)言中，變量總是這兩種狀態(tài)之一：空值和非空值。
Rust 并沒有空值，不過(guò)它確實(shí)擁有一個(gè)可以編碼存在或不存在概念的枚舉 Option<T>，而且它定義于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中，如下：
enum Option<T> {
None,
Some(T),
}
Option 枚舉包含在 prelude 之中不需要將其顯式引入作用域，它的成員也可以不需要 Option:: 前綴來(lái)直接使用 Some 和 None。
一些包含數(shù)字類型和字符串類型 Option 值的例子：
//根據(jù)Some 成員的值推斷變量類型
let some_number = Some(5); //some_number 的類型是 Option<i32>
let some_char = Some('e'); //some_char 的類型是 Option<char>
//需要顯示指定 Option 整體的類型 為 Option<i32>
let absent_number: Option<i32> = None;
因?yàn)?Option 和 T（這里 T 可以是任何類型）是不同的類型，編譯器不允許像一個(gè)肯定有效的值那樣使用 Option：
代碼嘗試將 Option 與 i8 相加，無(wú)法通過(guò)編譯：
let x: i8 = 5; let y: Option<i8> = Some(5); //錯(cuò)誤，無(wú)法通過(guò)編譯！ let sum = x + y;
在對(duì) Option 進(jìn)行運(yùn)算之前必須將其轉(zhuǎn)換為 T，這能幫助我們捕獲到空值最常見的問題之一：假設(shè)某值不為空但實(shí)際上為空的情況。
為了使用 Option 值，需要編寫處理每個(gè)成員的代碼。match 表達(dá)式就是這么一個(gè)處理枚舉的控制流結(jié)構(gòu)：它會(huì)根據(jù)枚舉的成員運(yùn)行不同的代碼，這些代碼可以使用匹配到的值中的數(shù)據(jù)：
let some_value: Option<i32> = Some(42);
match some_value {
Some(value) => {
println!("The value is: {}", value);
// 在這里可以使用 value
}
None => {
println!("The value is None");
// 處理 None 的情況
}
}
match 控制流結(jié)構(gòu)
Rust 有一個(gè)叫做 match 的極為強(qiáng)大的控制流運(yùn)算符，它允許我們將一個(gè)值與一系列的模式相比較，并根據(jù)相匹配的模式執(zhí)行相應(yīng)代碼。
注：模式可由字面值、變量、通配符和許多其他內(nèi)容構(gòu)成。
編寫一個(gè)函數(shù)來(lái)獲取一個(gè)未知的硬幣，并以一種類似驗(yàn)鈔機(jī)的方式，確定它是何種硬幣并返回它的美分值：
enum Coin {
Penny,
Nickel,
Dime,
Quarter,
}
fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
match coin {
//如果想要在分支中運(yùn)行多行代碼，可以使用大括號(hào)，而分支后的逗號(hào)是可選的
Coin::Penny => {
println!("Lucky penny!");
1
}
//果分支代碼較短的話通常不使用大括號(hào)
Coin::Nickel => 5,
Coin::Dime => 10,
Coin::Quarter => 25,
}
}
每個(gè)分支相關(guān)聯(lián)的代碼是一個(gè)表達(dá)式，而表達(dá)式的結(jié)果值將作為整個(gè) match 表達(dá)式的返回值。
綁定值的模式
匹配分支的另一個(gè)有用的功能是可以綁定匹配的模式的部分值，這也就是如何從枚舉成員中提取值的。
改變 Quarter 成員來(lái)包含一個(gè) State 值：
#[derive(Debug)] // 這樣可以立刻看到州的名稱
enum UsState {
Alabama,
Alaska,
// --snip--
}
enum Coin {
Penny,
Nickel,
Dime,
Quarter(UsState),
}
在匹配 Coin::Quarter 成員的分支的模式中增加了一個(gè)叫做 state 的變量，當(dāng)匹配到 Coin::Quarter 時(shí)變量 state 將會(huì)綁定對(duì)應(yīng)州的值:
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
}
}
}
匹配 Option<T>
在 Option<i32> 上使用 match 表達(dá)式的函數(shù)：
fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
match x {
None => None,
//i 綁定了 Some 中包含的值
Some(i) => Some(i + 1),
}
}
let five = Some(5);
let six = plus_one(five);
let none = plus_one(None);
將 match 與枚舉相結(jié)合在很多場(chǎng)景中都是有用的，Rust 代碼中有很多這樣的模式：match 一個(gè)枚舉，綁定其中的值到一個(gè)變量，接著根據(jù)其值執(zhí)行代碼。
匹配是窮盡的
以下代碼沒有處理 None 的情況，無(wú)法通過(guò)編譯：
fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
match x {
Some(i) => Some(i + 1),
}
}
Rust 中的匹配是 窮盡的（exhaustive）：必須窮舉到最后的可能性來(lái)使代碼有效。
通配模式和 _ 占位符
對(duì)一些特定的值采取特殊操作，而對(duì)其他的值采取默認(rèn)操作，模式 other 涵蓋了所有其他可能的值：
let dice_roll = 9;
match dice_roll {
3 => add_fancy_hat(),
7 => remove_fancy_hat(),
other => move_player(other),
}
fn add_fancy_hat() {}
fn remove_fancy_hat() {}
fn move_player(num_spaces: u8) {}
當(dāng)不想使用通配模式獲取的值時(shí)，請(qǐng)使用 _ ，這是一個(gè)特殊的模式，可以匹配任意值而不綁定到該值：
let dice_roll = 9;
match dice_roll {
3 => add_fancy_hat(),
7 => remove_fancy_hat(),
_ => reroll(), //或者 _ => (),
}
fn add_fancy_hat() {}
fn remove_fancy_hat() {}
fn reroll() {}
if let 簡(jiǎn)潔控制流
可以認(rèn)為 if let 是 match 的一個(gè)語(yǔ)法糖，它當(dāng)值匹配某一模式時(shí)執(zhí)行代碼而忽略所有其他值。
match 只關(guān)心當(dāng)值為 Some 時(shí)執(zhí)行代碼：
let config_max = Some(3u8);
match config_max {
Some(max) => println!("The maximum is configured to be {}", max),
_ => (),
}
可以使用 if let 這種更短的方式編寫：
let config_max = Some(3u8);
if let Some(max) = config_max {
println!("The maximum is configured to be {}", max);
}
可以在 if let 中包含一個(gè) else。else 塊中的代碼與 match 表達(dá)式中的 _ 分支塊中的代碼相同，這樣的 match 表達(dá)式就等同于 if let 和 else。
使用 match 表達(dá)式：
let mut count = 0;
match coin {
Coin::Quarter(state) => println!("State quarter from {:?}!", state),
_ => count += 1,
}
使用 if let 和 else 表達(dá)式：
let mut count = 0;
if let Coin::Quarter(state) = coin {
println!("State quarter from {:?}!", state);
} else {
count += 1;
}以上就是深入了解Rust中的枚舉和模式匹配的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Rust枚舉和模式匹配的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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