模式匹配第三弹: 自定义的模式匹配和语法糖

在模式匹配系列文章的第一弹第二弹中,我们已经看到关于 switch 搭配很多类型的用法,包括元组(tuples),范围(Range),字符串(String),符号(Character)和一些其他类型。但是假如我们使用自定义的类型和模式匹配又能擦出怎样的火花呢?

这同样是一篇译文,英文原文

Switch 和模式匹配操作符

当你在 switch 实例中这样写 case 1900..<2000,那么 Swift 是如何对从 switch 入口传入的单值与下面的范围进行比较的?

答案非常简单:Swift 使用了 ~= 操作符。当你在 case 中使用一个 Range<I>时,switch 可以对 I 进行匹配,这是因为 Range<I>I 二者之间定义了 ~= 操作符:

func ~=<I : ForwardIndexType where I : Comparable>(pattern: Range<I>, value: I) -> Bool  

事实上,当你写 switch someI 加上 case aRangeOfI 这种语句时,Swift 会尝试通过调用 aRangeOfI ~= someI 来做匹配操作(该表达式会返回一个 Bool 来通知是否匹配成功)

这就意味着你可以为自己的类型定义相同的操作符 ~=,这样就能保证随后这些自定义类型可以在 switch/case 语句中使用,使我们能以相同的方式使用 Range

让你的自定义类型响应模式匹配

让我们构造一个自定义的结构体:

struct Affine {  
  var a: Int
  var b: Int
}

func ~= (lhs: Affine, rhs: Int) -> Bool {  
  return rhs % lhs.a == lhs.b
}

switch 5 {  
case Affine(a: 2, b: 0): print("Even number")  
case Affine(a: 3, b: 1): print("3x+1")  
case Affine(a: 3, b: 2): print("3x+2")  
default: print("Other")  
}

最终打印的结果是 3x+2

值得注意的一点是:Swift 不知道在使用自定义类型时 switch 是否穷尽了所有可能。例如,即使我们添加了 case Affine(a: 2, b: 1)case Affine(a: 2, b: -1) 这两个子句,来覆盖到每一个正整数和负整数的情况,Swift 还是不知情,而且还是会强迫我们使用 default: 语句。

此外需要注意不要搞混了参数的顺序:~= 的第一个参数(通常称为 lhs,译指左手边)是你将要在 case 子句中使用的对象,第二个参数(通常称为 rhs,译指右手边)是你使用 switch 传入的对象。

~= 的一些其他用途

~= 可以有很多其他用途

例如,我们可以在第二弹中登场的 Book 结构体中添加额外的支持:

func ~= (lhs: Range<Int>, rhs: Book) -> Bool {  
  return lhs ~= rhs.year
}

现在测试一下:

let aBook = Book(title: "20,000 leagues under the sea", author: "Jules Vernes", year: 1870)  
switch aBook {  
case 1800..<1900: print("19th century book")  
case 1900..<2000: print("20th century book")  
default: print("Other century")  
}

当然我才不会鼓励这样使用呢,将 Book 直接与一段整数范围比较并不能很清晰地展现我们的意图:『其实是想与 book 的出版年份进行比较』。更好的方式是在 switch 中直接传入 aBook.year。但我们举这个例子只是为了展示 ~= 操作符的强大(另一个原因是我暂时想不到更好的例子了🙃)。

另一个使用 ~= 的例子是用来判定一个字符串是否『足够接近』另一个。例如,你正在创作一个测试游戏,并且期望玩家通过键盘来输入答案,对于玩家的答案,你希望大小写不敏感,变音符号不敏感,甚至容忍一些小错误,可以想象如下用法:

struct Answer {  
  let text: String
  let compareOptions: NSStringCompareOptions = [.CaseInsensitiveSearch, .DiacriticInsensitiveSearch, .WidthInsensitiveSearch]
}

func ~= (lhs: Answer, rhs: String) -> Bool {  
  return lhs.text.compare(rhs, options: lhs.compareOptions, range: nil, locale: nil) == NSComparisonResult.OrderedSame
}

let question = "What's the French word for a face-to-face meeting?"  
let userAnswer = "Tete a Tete"

switch userAnswer {  
case Answer(text: "tête-à-tête"): print("Good answer!")  
case Answer(text: "tête à tête"): print("Almost… don't forget dashes!")  
default: print("Sorry, wrong answer!")  
}
// 输出 "Almost… don't forget dashes!"

观察一下,这种比较是如何在一个区分大小写,变音符合不敏感,宽度不敏感的比较中得到一个最接近的答案的。

Optionals 的语法糖

如果你认为 switch 和匹配模式的语法糖就是在 switch/case 语句中透明地使用 ~=,那只能说你们呐 too young too simple,sometimes naive

你需要了解的另一个有用的语法糖就是:当 switch 处理一个可选值 x? 时,你可以识别问号标记的可选值。

在这种特殊的环境下,使用 x? 作为语法糖来表示 .Some(x),这就意味着你可以这样写:

let anOptional: Int? = 2  
switch anOptional {  
case 0?: print("Zero")  
case 1?: print("One")  
case 2?: print("Two")  
case nil: print("None")  
default: print("Other")  
}

事实上,如果你不使用 ? 但是用 case 2: 来替代 case 2?:,那么编译器会报一个错误:expression pattern of type 'Int' cannot match values of type 'Int?' 因为你尝试将 Int(2) 和一个 Int?(可选值)进行匹配。

使用 case 2?: 其实就精准地等同于写 case Optional.Some(2),这一过程将产生一个可选 值 Int? 包含整数 2,这样我们就能开心地匹配另一个可选值 Int? 了。就像 anOptional. case 2?: 其实是 .Some(2) 的一种更紧凑的形式。

游走在枚举对象 rawValue 上的 Switch

提起这个,我最近构建一个 UITableView 作为菜单时,偶然发现一些代码可以使用枚举 enum(配合 Int 原始值 rawValue) 来组织。我们随后可以直接操作 enum MenuItem(枚举子菜单)而不是 indexPath.row,这个想法是不是棒极了呢!

enum MenuItem: Int {  
  case Home
  case Account
  case Settings
}

随后基于 MenuItem 来实现每一行 tableView row,代码如下:

switch indexPath.row {  
case MenuItem.Home.rawValue: …  
case MenuItem.Account.rawValue: …  
case MenuItem.Settings.rawValue: …  
default: ()  

首先,注意 switch 是如何处理 Int (indexPath.row) 并且每一行 case 如何使用 rawValue 的。这样做是错误的,原因有如下几个:

  • 首先这种写法不会阻止你使用其他任意值,比如一个复制粘贴能使你写出 case FooBar.Baz.rawValue 然后编译器也不会抱怨。但是你是在处理 MenuItems,所以还是希望编译器能够确保我们处理的是 MenuItems,而不是其他东东。
  • 另一个问题是 switch 自身没有穷尽所有可能,这就是为什么 default 语句是必要的。我强烈推荐你尽量不使用 default 语句,而是在 switch 中穷尽所有可能,按照这种方式如果你新添加一个值到枚举对象中,你不由自主地会强迫自己去思考如何去做而不是什么都不去想,更不会都依赖 default 来处理那些因为你懒而没有意识的情形。

为了替代 switch 中的 indexPathcase ….rawValue,你应该一开始就依赖 rawValue 构建枚举对象 enmu,通过这种方式,你在 switch 中使用枚举对象的 cases 就足够了,即使用 MenuItem 枚举对象的 cases,而不是像 FooBar.Baz 之类的东东。

这样做,因为 MenuItem(rawValue:) 是一个允许失败的初始化程序,事实上该方法返回的也是一个可选值 MenuItem?,可以用到我们上面提到过的语法糖耶!

switch MenuItem(rawValue: indexPath.row) {  
case .Home?: …  
case .Account?: …  
case .Settings?: …  
case nil: fatalError("Invalid indexPath!")  
}

老实说,对于那种情形我更习惯使用 guard let,而且我发现这种方式比在每个 case 中使用 ? 更具可读性:

guard let menuItem = MenuItem(rawValue: indexPath.row) else { fatalError("Invalid indexPath!") }  
switch menuItem {  
case .Home: …  
case .Account: …  
case .Settings: …  
}

是不是有点灵活,了解一下所有可能的选择总归不是一件坏事。

总结

这就是今天我要说的,在这一系列文章的下一篇(或许是最后一篇),我将在更多的环境下说说如何使用模式匹配,就不再仅仅局限于 switch 了,尤其会讲讲在 if, guardfor 循环中的模式匹配,并使用这些特性将大家的认识提升到一个新的高度,让我们拭目以待吧。


-EOF-

如果感觉此文对你有帮助,请随意打赏支持作者 😘

chengway

认清生活真相之后依然热爱它!

Subscribe to Talk is cheap, Show me the world!

Get the latest posts delivered right to your inbox.

or subscribe via RSS with Feedly!