Swift系列二十六 - 模式匹配
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Swift系列二十六 - 模式匹配相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、字面量（Literal）
了解模式之前，我们先看下什么是字面量。
var age = 10
var isShow = false
var name = "Jack"
上面代码中的10，false，"Jack"就是字面量。
1.1. 字面量类型
常见字面量的默认类型：
public typealias IntegerLiteralType = Int
public typealias FloatLiteralType = Double
public typealias BooleanLiteralType = Bool
public typealias StringLiteralType = String
可以通过typealias修改字面量的默认类型（一般也没必要修改）：
public typealias FloatLiteralType = Float
public typealias IntegerLiteralType = UInt8
var age = 10 // UInt8类型
var height = 20.0 // Float类型
Swift自带的绝大部分类型，都支持直接通过字面量进行初始化（不需要直接调用初始化器）：
Bool、Int、Float、Double、String、Array、Dictionary、Set、Optional等
1.2. 字面量协议
Swift自带类型之所以能够通过字面量初始化，是因为它们遵守了对应的协议。
Bool : ExpressibleByBooleanLiteral
Int : ExpressibleByIntegerLiteral
Float、Double : ExpressibleByIntegerLiteral、ExpressibleByFloatLiteral
Dictionary : ExpressibleByDictionaryLiteral
String : ExpressibleByStringLiteral
Array、Set : ExpressibleByArrayLiteral
Optinal : ExpressibleByNilLiteral
示例代码：
var b: Bool = false // ExpressibleByBooleanLiteral
var i: Int = 10 // ExpressibleByIntegerLiteral
var f0: Float = 10 // ExpressibleByIntegerLiteral
var f1: Float = 10.0 // ExpressibleByFloatLiteral
var d0: Double = 10 // ExpressibleByIntegerLiteral
var d1: Double = 10.0 // ExpressibleByFloatLiteral
var s: String = "idbeny" // ExpressibleByStringLiteral
var arr: Array = [1, 2, 3] // ExpressibleByArrayLiteral
var set: Set = [1, 2, 3] // ExpressibleByArrayLiteral
var dict: Dictionary = ["name" : "daben"] // ExpressibleByDictionaryLiteral
var o: Optional<Int> = nil // ExpressibleByNilLiteral
1.3. 字面量协议应用
示例代码一：
Bool类型直接赋值给Int类型的变量，会直接报错：
如果要不报错，只需要给Int添加一个遵守协议的扩展即可：
extension Int : ExpressibleByBooleanLiteral {
public init(booleanLiteral value: Bool) {
self = value ? 1 : 0
}
}
var num: Int = true
print(num) // 输出：1
示例代码二：
class Student: ExpressibleByIntegerLiteral, ExpressibleByFloatLiteral, ExpressibleByStringLiteral, CustomStringConvertible {
var name: String = ""
var score: Double = 0
required init(floatLiteral value: Double) {
self.score = value
}
required init(integerLiteral value: Int) {
self.score = Double(value)
}
required init(stringLiteral value: String) {
self.name = value
}
// 支持Unicode和特殊字符
required init(unicodeScalarLiteral value: String) {
self.name = value
}
required init(extendedGraphemeClusterLiteral value: String) {
self.name = value
}
var description: String {
"name=\\(name), score=\\(score)"
}
}
var stu: Student = 90
print(stu) // 输出：name=, score=90.0
stu = 98.5
print(stu) // 输出：name=, score=98.5
stu = "idbeny"
print(stu) // 输出：name=idbeny, score=0.0
示例代码三：
struct Point {
var x = 0.0, y = 0.0
}
extension Point : ExpressibleByArrayLiteral, ExpressibleByDictionaryLiteral {
init(arrayLiteral elements: Double...) {
guard elements.count > 0 else {
return
}
self.x = elements[0]
guard elements.count > 1 else {
return
}
self.y = elements[1]
}
init(dictionaryLiteral elements: (String, Double)...) {
for (k, v) in elements {
if k == "x" {
self.x = v
} else if k == "y" {
self.y = v
}
}
}
}
var p: Point = [5.12, 10.24]
print(p) // 输出：Point(x: 5.12, y: 10.24)
p = ["x" : 11, "y" : 22]
print(p) // 输出：Point(x: 11.0, y: 22.0)
二、模式（Pattern）
模式是用于匹配的规则，比如switch的case、捕捉错误的catch、if/guard/while/for语句的条件等。
Swift中的模式有：
- 通配符模式（Wildcard Pattern）
- 标识符模式（Identifier Pattern）
- 值绑定模式（Value-Binding Pattern）
- 元组模式（Tuple Pattern）
- 枚举Case模式（Enumeration Pattern）
- 可选模式（Optional Pattern）
- 类型转换模式（Type-Casting Pattern）
- 表达式模式（Expression Pattern）
2.1. 通配符模式
_匹配任何值_?匹配非nil值
示例代码：
enum Life {
case human(name: String, age: Int?)
case animal(name: String, age: Int?)
}
func check(_ life: Life) {
switch life {
case .human(let name, _):
print("human", name)
case .animal(let name, _?):
print("animal", name)
default:
print("other")
}
}
check(.human(name: "Rose", age: 20)) // 输出：human Rose
check(.human(name: "Jack", age: nil)) // 输出：human Jack
check(.animal(name: "Dog", age: 5)) // 输出：animal Dog
check(.animal(name: "Cat", age: nil)) // 输出：other
case .human(let name, _):中的_就是匹配任意值。
case .animal(let name, _?):中的_?就是匹配非nil值。
2.2. 标识符模式
给对应的变量、常量名赋值。
var age = 10
let name = "idbeny"
2.3. 值绑定模式
把对应位置的值绑定到变量/常量上。
let point = (3, 2)
switch point {
case let (x, y):
print("x:\\(x), y:\\(y)")
}
// 输出：x:3, y:2
2.4. 元组模式
本质也是值绑定和通配符模式。
示例代码一（数组）：
let points = [(0, 0), (1, 0), (2, 0)]
for (x, _) in points {
print(x)
}
/*
输出 :
0
1
2
*/
示例代码二（case）：
let name: String? = "idbeny"
let age = 18
let info: Any = [1, 2]
switch (name, age, info) {
case (_?, _, _ as String):
print("case")
default:
print("default")
}
// 输出：default
示例代码三（字典）：
var scores = ["jack" : 98, "rose" : 100, "kate" : 86]
for (name, score) in scores {
print(name, score)
}
/*
输出：
jack 98
kate 86
rose 100
*/
2.5. 枚举Case模式
if case语句等价于只有1个case的switch语句。
示例代码一：
let age = 2
func test() {
// 原来的写法
if age >= 0 && age <= 9 {
print("[0, 9]")
}
// 枚举case模式
if case 0...9 = age {
print("[0, 9]")
}
guard case 0...9 = age else { return }
print("[0, 9]")
}
test()
/*
输出：
[0, 9]
[0, 9]
[0, 9]
*/
if case 0...9 = age可以理解为是拿出age的值和case后面的条件进行匹配。
下面的代码完全等价上面示例代码的if case：
switch age {
case 0...9:
print("[0, 9]")
default:
break
}
// 输出：[0, 9]
示例代码二：
let age = 2
let ages: [Int?] = [2, 3, nil, 5]
for case nil in ages {
print("有nil值")
break
}
// 输出：有nil值
示例代码三：
let points = [(1, 0), (2, 1), (3, 0)]
for case let (x, 0) in points {
print(x)
}
// 输出：1 3
// 错误写法：
// for (x, 0) in points {
// print(x)
// }
2.6. 可选模式
示例代码一：
let age: Int? = 42
if case .some(let x) = age {
print(x)
}
// 输出：42
// x?代表非空
if case let x? = age {
print(x)
}
// 输出：42
示例代码二：
let ages: [Int?] = [nil, 2, 3, nil, 5]
for case let age? in ages {
print(age)
}
/*
输出：
2
3
5
*/
上面示例二的代码和下面的代码等效：
for item in ages {
// 可选项绑定
if let age = item {
print(age)
}
}
/*
输出：
2
3
5
*/
示例代码三：
func check(_ num: Int?) {
switch num {
case 2?:
print("2")
case 4?:
print("4")
case 6?:
print("6")
case _?:
print("other")
case _:
print("nil")
}
}
check(4) // 输出：4
check(8) // 输出：other
check(nil) // 输出：nil
2.7. 类型转换模式
主要是is和as的用法。
示例代码一：
let num: Any = 6
switch num {
case is Int:
print("is Int", num)
default:
break
}
// 输出：is Int 6
case is Int仅仅是判断num是否为Int类型，编译器不会自动强转，依然认为num是Any类型。
如果需要强转并且判断类型，可以使用as：
switch num {
case let n as Int:
print("as Int", n)
default:
break
}
// 输出：as Int 6
此时的n是Int类型，但是num依然是Any类型。如果num不是Int类型就会跳过当前case，匹配下一个case。
示例代码二：
class Animal {
func eat() {
print(type(of: self), "eat")
}
}
class Dog : Animal {
func run() {
print(type(of: self), "run")
}
}
class Cat : Animal {
func jump() {
print(type(of: self), "jump")
}
}
func check(_ animal: Animal) {
switch animal {
case let dog as Dog:
dog.eat()
dog.run()
case is Cat:
animal.eat()
default:
break
}
}
check(Dog())
/*
输出：
Dog eat
Dog run
*/
check(Cat())
/*
输出：
Cat eat
*/
上面的示例中，如果匹配case is Cat时，怎样才能执行jump方法？因为animal是Animal类型。
可以对animal进行强制转换：
(animal as? Cat)?.jump()
2.8. 表达式模式
表达式模式用在case中：
let point = (1, 2)
switch point {
case (0, 0):
print("(0, 0) is at the origin.")
case (-2...2, -2...2):
print("(\\(point.0), \\(point.1)) is near the origin.")
default:
print("The point is at (\\(point.0), \\(point.1)).")
}
// 输出：(1, 2) is near the origin.
通过汇编查看上面示例代码，发现示例程序是用~=运算符做匹配：
其实，在Swift中，一些复杂
switch匹配会用到~=运算符，但并不是所有的switch都是用到该运算符。
可以通过重载运算符，自定义表达式模式的匹配规则。
2.8.1. 自定义表达式模式
示例代码一：
struct Student {
var score = 0, name = ""
static func ~= (pattern: Int, value: Student) -> Bool {
value.score >= pattern
}
static func ~= (pattern: ClosedRange<Int>, value: Student) -> Bool {
pattern.contains(value.score)
}
static func ~= (pattern: Range<Int>, value: Student) -> Bool {
pattern.contains(value.score)
}
}
使用示例代码一：
var stu = Student(score: 72, name: "idbeny")
switch stu {
case 100: print(">=100")
case 90: print(">=90")
case 80..<90: print("[80, 90)")
case 60...79: print("[60, 79]")
case 0: print(">=0")
default: break
}
// 输出：[60, 79]
stu是怎么和Int、Rang进行匹配的呢？重写~=运算符。
基本上是固定写法（返回值必须是Bool）：
// pattern: case后面的类型
// value: switch后面的类型
static func ~ROS从入门到精通系列（二十六） 标准化ROS代码风格 - . C++ 风格指南
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