模式匹配

模式

模式是Rust中的一種特殊語法，用于匹配復雜和簡單型別的結構
將模式與匹配運算式和其他構造結合使用，可以更好地控制程式的控制流
模式由以下元素（的一些組合）組成：
- 字面值
- 解構的陣列、enum、struct 和 tuple
- 變數
- 通配符
- 占位符
想要使用模式，需要將其與某個值進行比較：
- 如果模式匹配，就可以在代碼中使用這個值的相應部分

一、用到模式（匹配）的地方

match 的 Arm

match VALUE {
  PATTERN => EXPRESSION,
  PATTERN => EXPRESSION,
  PATTERN => EXPRESSION,
}

match 運算式的要求：
- 詳盡（包含所有的可能性）
一個特殊的模式：_（下劃線）：
- 它會匹配任何東西
- 不會系結到變數
- 通常用于 match 的最后一個 arm；或用于忽略某些值，

條件 if let 運算式

if let 運算式主要是作為一種簡短的方式來等價的代替只有一個匹配項的 match
if let 可選的可以擁有 else，包括：
- else if
- else if let
但，if let 不會檢查窮盡性

fn main() {
  let favorite_color: Option<&str> = None;
  let is_tuesday = false;
  let age: Result<u8, _> = "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 條件回圈

只要模式繼續滿足匹配的條件，那它允許 while 回圈一直運行

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 回圈

for 回圈是Rust 中最常見的回圈
for 回圈中，模式就是緊隨 for 關鍵字后的值

fn main() {
  let v = vec!['a', 'b', 'c'];
  
  for (index, value) in v.iter().enumerate() {
    println!("{} is at index {}", value , index);
  }
}

Let 陳述句

let 陳述句也是模式
let PATTERN = EXPRESSION

fn main() {
  let a = 5;
  
  let (x, y, z) = (1, 2, 3);
  
  let (q, w) = (4, 5, 6); // 報錯 型別不匹配 3 2
}

函式引數

函式引數也可以是模式

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、可辯駁性：模式是否會無法匹配

模式的兩種形式

模式有兩種形式：可辨駁的、無可辯駁的
能匹配任何可能傳遞的值的模式：無可辯駁的
- 例如：let x = 5;
對某些可能得值，無法進行匹配的模式：可辯駁的
- 例如：if let Some(x) = a_value
函式引數、let 陳述句、for 回圈只接受無可辯駁的模式
if let 和 while let 接受可辨駁和無可辯駁的模式

fn main() {
  let a: Option<i32> = Some(5);
  let Some(x) = a: // 報錯 None
  if let Some(x) = a {}
  if let x = 5 {} // 警告
}

三、模式語法

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"),
  }
}

匹配命名變數

命名的變數是可匹配任何值的無可辯駁模式

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 運算式中，使用 | 語法（就是或的意思），可以匹配多種模式

fn main() {
  let x = 1;
  
  match x {
    1 | 2 => println!("one or two"),
    3 => println!("three"),
    _ => println!("anything"),
  }
}

使用 ..= 來匹配某個范圍的值

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"),
  }
}

解構以分解值

可以使用模式來解構 struct、enum、tuple，從而參考這些型別值的不同部分

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),
  }
}

解構 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);
    }
  }
}

解構嵌套的 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)
    }
    _ => (),
  }
}

解構 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

有幾種方式可以在模式中忽略整個值或部分值：
- _
- _ 配合其它模式
- 使用以 _ 開頭的名稱
- .. （忽略值的剩余部分）

使用 _ 來忽略整個值

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

fn main() {
  foo(3, 4);
}

使用嵌套的 _ 來忽略值的一部分

fn main() {
  let mut setting_value = https://www.cnblogs.com/QiaoPengjun/archive/2023/04/22/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 = https://www.cnblogs.com/QiaoPengjun/archive/2023/04/22/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)
    }
  }
}

通過使用 _ 開頭命名來忽略未使用的變數

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

使用 .. 來忽略值的剩余部分

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, ..) => {  // 報錯
      println!("Some numbers: {}", second)
    },
  }
}

使用 match 守衛來提供額外的條件

match 守衛就是 match arm 模式后額外的 if 條件，想要匹配該條件也必須滿足
match 守衛適用于比單獨的模式更復雜的場景

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"),
  }
}

@系結

@ 符號讓我們可以創建一個變數，該變數可以在測驗某個值是否與模式匹配的同時保存該值

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)
    }
  }
}

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模式

一、用到模式（匹配）的地方

match 的 Arm

條件 if let 運算式

While let 條件回圈

for 回圈

Let 陳述句

函式引數

二、可辯駁性：模式是否會無法匹配

模式的兩種形式

三、模式語法

匹配字面值

匹配命名變數

多重模式

使用 ..= 來匹配某個范圍的值

解構以分解值

解構 enum

解構嵌套的 struct 和 enum

解構 struct 和 tuple

在模式中忽略值

使用 _ 來忽略整個值

使用嵌套的 _ 來忽略值的一部分

通過使用 _ 開頭命名來忽略未使用的變數

使用 .. 來忽略值的剩余部分

使用 match 守衛來提供額外的條件

@系結