快捷導(dǎo)航

Rust之模式與模式匹配的實(shí)現(xiàn)

更新時(shí)間：2024年03月29日 08:31:59 作者：希望_睿智

Rust中的模式匹配功能強(qiáng)大且靈活，它極大地提高了代碼的表達(dá)力和可讀性，本文主要介紹了Rust之模式與模式匹配，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的可以了解一下

概述

Rust語(yǔ)言以其強(qiáng)大的類型系統(tǒng)和所有權(quán)模型而著稱，而模式與模式匹配則是Rust中一種非常強(qiáng)大且靈活的工具，它允許我們?cè)诰幾g時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行條件分支處理。在Rust中，模式是一種用于匹配數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，它可以是一個(gè)具體的值、一個(gè)變量綁定、一個(gè)枚舉的變體、一個(gè)元組、一個(gè)結(jié)構(gòu)體或者一個(gè)組合模式。模式匹配則是根據(jù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)與模式進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配的結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊。

基本模式匹配

基礎(chǔ)模式匹配時(shí)，可以是常量模式，也可以是變量綁定模式。

在下面的示例代碼中，我們有一個(gè)常量number，其值為66。我們使用match表達(dá)式來(lái)檢查number的值。第一個(gè)模式66是一個(gè)常量模式，它直接匹配整數(shù)值66。如果number的值是66，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼塊。如果number的值不是66，則執(zhí)行_通配符模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。

接下來(lái)，有一個(gè)變量some_number，其類型為Option<i32>，并且它的值為Some(100)。我們使用match表達(dá)式來(lái)檢查some_number的值。第一個(gè)模式Some(x)是一個(gè)變量綁定模式，它匹配Option枚舉的Some變體，并將Some中的值綁定到變量x上。如果some_number的值是Some(100)，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的代碼塊，并打印出"value is: 100"。注意：這里的x是一個(gè)新的綁定變量，它只在Some(x)這個(gè)模式對(duì)應(yīng)的代碼塊中有效。如果some_number的值是None，則執(zhí)行None模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。

fn main() {
    // 常量模式
    let number = 66;
    match number {
        66 => println!("number is 66"),
        _ => println!("something else"),
    }

    // 變量綁定模式
    let some_number = Some(100);
    match some_number {
        // x在此處作為綁定變量
        Some(x) => println!("value is: {}", x),
        None => println!("no value"),
    }
}

結(jié)構(gòu)體和枚舉的模式匹配

當(dāng)使用match表達(dá)式處理結(jié)構(gòu)體時(shí)，我們可以指定結(jié)構(gòu)體字段的值來(lái)進(jìn)行匹配。

在下面的示例代碼中，match表達(dá)式中有兩個(gè)模式：

Point { x: 0, y: 0 }：這個(gè)模式試圖匹配一個(gè)Point結(jié)構(gòu)體，其中x字段的值為0，y字段的值為0。因?yàn)閛rigin的值是Point { x: 66, y: 99 }，這個(gè)模式不匹配。

Point { x, y }：這個(gè)模式是一個(gè)通配符模式，它會(huì)匹配任何Point結(jié)構(gòu)體，并將x和y字段的值綁定到對(duì)應(yīng)的變量上。因?yàn)榈谝粋€(gè)模式?jīng)]有匹配成功，所以執(zhí)行這個(gè)模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。

在這個(gè)模式對(duì)應(yīng)的代碼塊中，x和y變量被綁定到了origin的x和y字段的值上，即：x為66，y為99。最后，我們使用println!宏打印出這些值。

struct Point {
    x: i32,
    y: i32,
}

fn main() {
    let origin = Point { x: 66, y: 99 };
    match origin {
        Point { x: 0, y: 0 } => println!("Origin point"),
        Point { x, y } => println!("({}, {})", x, y),
    }
}

當(dāng)使用match表達(dá)式處理枚舉時(shí)，我們可以直接匹配特定的變體。

在下面的示例代碼中，match表達(dá)式中有三個(gè)模式：

Color::Red：匹配Color枚舉的Red變體。如果color是Red，將執(zhí)行此模式對(duì)應(yīng)的代碼塊，并打印"Color is red"。

Color::Green：匹配Color枚舉的Green變體。如果color是Green，將執(zhí)行此模式對(duì)應(yīng)的代碼塊，并打印"Color is green"。

Color::Blue(r, g, b)：匹配Color枚舉的Blue變體，并解構(gòu)出其關(guān)聯(lián)的值，將RGB三個(gè)分量的值分別綁定到變量r、g和b上。如果color是Blue，將執(zhí)行此模式對(duì)應(yīng)的代碼塊，并使用println!宏打印出"Color is blue: (r, g, b)"，其中r、g和b是具體的RGB值。

因?yàn)閏olor被初始化為Color::Blue(0, 255, 0)，所以match表達(dá)式將匹配Color::Blue(r, g, b)模式，并執(zhí)行相應(yīng)的代碼塊。

enum Color {
    Red,
    Green,
    Blue(u8, u8, u8),
}

fn main() {
    let color = Color::Blue(0, 255, 0);
    match color {
        Color::Red => println!("Color is red"),
        Color::Green => println!("Color is green"),
        Color::Blue(r, g, b) => println!("Color is blue: ({}, {}, {})", r, g, b),
    }
}

_通配符和..剩余模式

_作為通配符匹配任何值，而..則是剩余模式，用來(lái)捕獲列表、數(shù)組或結(jié)構(gòu)體中未顯式匹配的部分。

在下面的示例代碼中，match表達(dá)式中有兩個(gè)模式：

[first, second, ..]：這是一個(gè)解構(gòu)模式，用于匹配數(shù)組或切片。這個(gè)模式將數(shù)組的第一個(gè)元素綁定到變量first，第二個(gè)元素綁定到變量second，而..表示匹配并忽略剩余的所有元素。

_：這是一個(gè)通配符模式，用于匹配任何未被之前模式匹配的值。如果數(shù)組numbers與前面的模式不匹配，就會(huì)執(zhí)行這個(gè)模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。

因?yàn)閚umbers數(shù)組至少有兩個(gè)元素，所以它會(huì)成功匹配[first, second, ..]模式。因此，first會(huì)被綁定到10，second會(huì)被綁定到20，然后執(zhí)行該模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。如果numbers數(shù)組的元素少于兩個(gè)，那么[first, second, ..]模式就不會(huì)匹配，而是會(huì)執(zhí)行_模式對(duì)應(yīng)的代碼塊。

fn main() {
    let numbers = [10, 20, 30, 40, 50];
    match numbers {
        [first, second, ..] => println!("{}, {}", first, second),
        _ => println!("other conditions"),
    }
}

模式守衛(wèi)

除了以上的模式匹配，Rust還提供了模式守衛(wèi)等高級(jí)功能。模式守衛(wèi)允許我們?cè)谄ヅ淠Ｊ綍r(shí)附加一個(gè)條件，只有當(dāng)條件為真時(shí)，模式才匹配成功。模式守衛(wèi)寫在match分支的模式后面，使用if關(guān)鍵字開頭，后面跟著一個(gè)布爾表達(dá)式。

在下面的示例代碼中，我們匹配一個(gè)元組pair。對(duì)于每個(gè)模式，我們有一個(gè)條件表達(dá)式，它必須為true才能使相應(yīng)的分支被執(zhí)行。第一個(gè)分支檢查x和y是否都大于0，第二個(gè)分支檢查x是否大于0。如果兩個(gè)條件都不滿足，則執(zhí)行最后一個(gè)分支。

fn main() {
    let pair = (66, -99);
    match pair {
        (x, y) if x > 0 && y > 0 => println!("both are positive: {} and {}", x, y),
        (x, y) if x > 0 => println!("only x is positive: {}", x),
        _ => println!("neither is positive"),
    }
}