羡慕 C# 的 switch 表达式不，JS 也可以有

对于 C/Java 语系的语言，都有 switch 语法。switch 语法用于多分支是一个标准的用法，但这个分支语法的各分支之间存在穿透性，所以需要 break 来切断逻辑，这也成为 switch 语法中最重要的一个替在缺陷来源。此外，由于 switch 语句中各 case 的代码是在同一个作用域中，也会对代码造成一些不便。

C# 8.0 引入了 switch 表达式。C# 的 switch 表达式有着非常丰富的语法元素，可以和模式匹配和解构等语法元素协同工作 —— 这些都不在这里细说，但是对传统的 switch 语句 进行了一些改进：

1. 通过箭头 (=>) 标记处理了 case 和语句之间的一对一关系，不需要 break，不再穿透；
2. 作为表达式，可以而且必须返回值；

也产生了新的约束：

1. switch 表达式一定要详尽（逻辑一定会走进某一个 case，可以通过弃元模式兜底），否则可能会在运行时引发异常。

在 C# 8.0 发布的同年，Java 12 也发布并引入了 switch 表达式预览。Java 的 switch 表达式实现比较简单，就是 switch 语句到 switch 表达式的直接转换，仅支持等值匹配。直到 2023 年 3 月 Java 20 发布，switch 表达式才开始支持模式匹配。相比之下，Kotlin 的 when 表达式走在了前面。

在这个问题上 JavaScript 似乎走在了后面，不过在语言提供 switch 表达式之前，我们可以尝试自己造个轮子。

思路当然是参考策略模式。假设有一个列表，这个列表里的每个元素都包含了两个因素：第一个用于判断是否命中，第二个是个函数，得到一个计算结果。然后写一个循环遍历列表的每个元素，一旦某个元素命中，就执行元素携带的函数获得结果，中断循环，返回结果。如果列表的最后一个元素必定命中，那么这个列表就是“详尽”的。

那么这个 when 函数可能会这样写（switch 是关键字，所以使用 when 来作为函数名）：

// JS

function when(value, ...cases) {
    for (const { is, run } of cases) {
        if (is(value)) {
            return run(value);
        }
    }
    throw new Error("非详尽");
}

这里我们假设每个情况 (case) 都含有 is 方法用于判断是否命中，用 run 方法保存命中后需要执行的操作。相应地，我们可以经典的“拿分算等级”来进行测试：

// JS

function calcGrade(score) {
    return when(
        score,
        { is: v => v >= 0 && v < 80, run: v => `不合格 (${v})` },
        { is: v => v >= 80 && v < 100, run: v => `合格 (${v})` },
        { is: v => v == 100, run: v => `满分 (${v})` },
        { is: _ => true, run: v => `无效 (${v})` },
    );
}

for (let i = 0; i < 50; i++) {
    const v = 70 + ~~(Math.random() * 35);
    console.log(calcGrade(v));
}

在 calcGrade 实现中 when 的 case 列表最后一项采用了“永真”断言，所以走到这一项的时候一定会命中，从逻辑上来永远不会触发 Error。如果是非“详尽”的情况列表，就有可能触发 Error。

不过现在从测试代码中就发现了两个问题：

1. is 断言是采用函数的形式，不能简单地直接按值匹配；
2. 从调用形式上来说，score 和后面的 case 元素是同级的，形式上区分不明显；
3. 每次都要写 is 和 run，条件多了写起来也烦。

继续改进 ——

// JS

function when(value) {
    // when 的参数先给 switch 的值
    // 返回一个函数来处理分支匹配 ②
    return function (...cases) {
        for (const [is, run] of cases) {
//                 ^^^^^^^^^ 从对象改为元组（数组）③
            if (value === is || (typeof is == "function" && is(value))) {
//                    ^^^^^^ 精确判断 ①
//                               ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 断言函数判断
                return  run(value);
//                            ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 可指定行为（函数）
            }
        }
        throw new Error("非详尽");
    };
}

function calcGrade(score) {
    return when(score)(
//         ^^^^^^^^^^^ 这里返回的是匹配处理的函数
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "满分 (100)"],
//       ^^^ 可以指定匹配的值
//            ^^ 计算不需要参数，可以不声明
        [_ => true, v => `无效 (${v})`],
//       ^^^^^^^^^ 兜底的永真断言
    );
}

为什么兜底断言必须使用一个函数呢？因为 true 值也有可能是对应一种预想的分支情况。由于这个 when 是通过语义来实现而不是通过语法来实现的，所以这里没办法定义一个安全的兜底断言语法，只有用断言函数会相对安全。

至此为止我们已经基本实现了 switch 表达式 (when)，把它升级成 TypeScript

// TypeScript

type CaseCondition<T> = T extends Function ? never : ((t: T) => boolean) | T
type Case<T, R> = [CaseCondition<T>, (t: T) => R];

function when<T>(value: T): <R>(...cases: Case<T, R>[]) => R {
    return function<R>(...cases: Case<T, R>[]): R {
        for (const [is, run] of cases) {
            if (value === is || (typeof is == "function" && is(value))) {
                return run(value);
            }
        }
        throw new Error("非详尽");
    };
}

function calcGrade(score: number) {
    return when(score)(
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "满分 (100)"],
        [_ => true, v => `无效 (${v})`],
    );
}

这段代码当然可以直接用，但是如果使用 npm 可能会更方便一点：

npm install @jamesfancy/when

// TypeScript

import { when } from "@jamesfancy/when";

function calcGrade(score: number) {
    return when(score)(
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "满分 (100)"],
        [_ => true, v => `无效 (${v})`],
    );
}