模式匹配第三弹: 自定义的模式匹配和语法糖

作者：Olivier Halligon，原文链接，原文日期：2015-04-24
译者：walkingway；校对：小锅；定稿：numbbbbb

在模式匹配系列文章的第一弹和第二弹中，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？

Switch 和模式匹配操作符

如果你在 switch 实例中这样写 case 1900..<2000，那么 Swift 如何比较 switch 入口的单值与下面的范围？

答案非常简单：Swift 使用了 ~= 操作符。当你在 case 中使用 Range<I> 时，switch 可以对 I 进行匹配，这是因为 Range<I> 与 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，如果你写 switch someI 并加上 case aRangeOfI 语句时，Swift 会尝试调用 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 ~=，这样就能保证这些自定义类型可以在 switch/case 语句中使用，我们也可以用相同的方式使用 Range！

让你的自定义类型响应模式匹配

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：在使用自定义类型时，Swift 不知道 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) 和 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

~= 还有很多其他用途。

例如，我们可以在第二弹中登场的 Book 结构体中添加如下代码：

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")
}

当然我不鼓励这样使用，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，可以像下面这样写：

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 ? 而是用 case 2: 来替代 case 2?:，那么编译器会报错：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 indexPath 和 case ….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）中，我会说说如何在其他场景下使用模式匹配。我们不会局限在 switch 上，会讲讲在 if, guard 和 for 循环中如何使用模式匹配，并将大家对模式匹配的认识提升到一个新的高度，让我们拭目以待吧。

本文由 SwiftGG 翻译组翻译，已经获得作者翻译授权，最新文章请访问 http://swift.gg。