Rust学习教程21 - Option和模式匹配

Posted 2022-12-07 孙飞 Sunface

本文节选自<<Rust语言圣经>>一书
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解构Option

在枚举那一章，提到过Option枚举变量是用来解决Rust中一个变量是否有值的问题，定义如下:

enum Option<T> 
    Some(T),
    None,

总而言之，一个变量要么有值:Some(T), 要么为空: None.

那么现在的问题就是该如何去使用这个Option枚举类型，根据我们上一节的经验，可以通过match来实现。

匹配 Option<T>

使用Option<T>，是为了从 Some 中取出其内部的 T 值以及处理没有值的情况，为了演示这一点，下面一起来编写一个函数，它获取一个 Option<i32>，如果其中含有一个值，将其加一；如果其中没有值，则函数返回 None 值：

fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> 
    match x 
        None => None,
        Some(i) => Some(i + 1),
    


let five = Some(5);
let six = plus_one(five);
let none = plus_one(None);

plus_one接受一个Option<i32>类型的参数，同时返回一个Option<i32>类型的值(这种形式的函数在标准库内随处所见)，在该函数的内部处理中，如果传入的是一个None，则返回一个None切不做任何处理；如果传入的是一个Some(i32)，则通过模式绑定，把其中的值绑定到变量i上，然后返回i+1的值，同时用Some进行包裹。

进一步说明，假设plus_one函数接受的参数值x是Some(5)，那么接着我们将x与各个分支进行比较。

传入参数Some(5)

None => None,

首先是None分支，因为值Some(5) 并不匹配模式 None，所以继续匹配下一个分支。

Some(i) => Some(i + 1),

Some(5) 与 Some(i) 匹配吗？当然匹配！它们是相同的成员。i 绑定了 Some 中包含的值，所以 i 的值是 5。接着匹配分支的代码被执行，所以我们将 i 的值加一并返回一个含有值 6 的新 Some。

传入参数None

接着考虑下plus_one 的第二个调用，这次传入的x 是None。我们进入 match 并与第一个分支相比较。

None => None,

匹配上了！接着程序继续执行该分支后的代码：返回表达式None的值，也就是返回一个None，因为第一个分支就匹配到了，其他的分支将不再比较。

模式适用场景

模式

模式是Rust中的特殊语法，它用来匹配类型中的结构和数据，它往往和match表达式联用，以实现强大的模式匹配能力。模式一般由以下内容组合而成：

• 字面值
• 解构的数组、枚举、结构体或者元组
• 变量
• 通配符
• 占位符

所有可能用到模式的地方

match分支**

match VALUE 
    PATTERN => EXPRESSION,
    PATTERN => EXPRESSION,
    PATTERN => EXPRESSION,

如上所示，match的每个分支就是一个模式，因为match匹配是穷尽式的，因此我们往往需要一个特殊的模式_，来匹配剩余的所有情况：

match VALUE 
    PATTERN => EXPRESSION,
    PATTERN => EXPRESSION,
    _ => EXPRESSION,

if let分支

if let往往用于匹配一个模式，而忽略剩下的所有模式的场景：

if let Pattern = SOME_VALUE 

while let条件循环

一个与 if let 结构类似的是 while let 条件循环，它允许只要模式匹配就一直进行 while 循环。下面展示了一个使用while let的例子:

// Vec是动态数组
let mut stack = Vec::new();

// 向数组尾部插入元素
stack.push(1);
stack.push(2);
stack.push(3);

// stack.pop从数组尾部弹出元素
while let Some(top) = stack.pop() 
    println!("", top);

这个例子会打印出 3、2 接着是 1。pop 方法取出动态数组的最后一个元素并返回 Some(value),如果动态数组是空的，它返回 None。对于while来说，只要 pop 返回 Some 就会一直不停的循环。一旦其返回 None``，while 循环停止。我们可以使用 while let 来弹出栈中的每一个元素。

你也可以用loop + if let 或者match来实现，但是会更加啰嗦。

for循环

let v = vec!['a', 'b', 'c'];

for (index, value) in v.iter().enumerate() 
    println!(" is at index ", value, index);

这里使用 enumerate 方法产生一个迭代器，该迭代器每次迭代会返回一个(索引，值)形式的元组，同时用(index,value)来匹配。

let语句

let PATTERN = EXPRESSION;

是的，这个语句我们已经用了无数次了，它也是一种模式匹配:

let x = 5;

这其中，x也是一种模式绑定，代表将匹配的值绑定到变量x上.因此，在Rust中,变量名也是一种模式,只不过它比较朴素很不起眼罢了。

let (x, y, z) = (1, 2, 3);

上面将一个元组与模式进行匹配(模式和值的类型比较相同！)，然后把1,2,3分别绑定到x,y,z上。

因为模式匹配要求两边的类型必须相同，导致了下面的代码会报错：

let (x, y) = (1, 2, 3);

因为对于元组来说，元素个数也是类型的一部分！

函数参数

函数参数也是模式：

fn foo(x: i32) 
    // 代码

其中x就是一个模式，你还可以在参数中匹配元组：

fn print_coordinates(&(x, y): &(i32, i32)) 
    println!("Current location: (, )", x, y);


fn main() 
    let point = (3, 5);
    print_coordinates(&point);

&(3,5)会匹配模式&(x,y),因此x得到了3，y得到了5.

if 和 if let

对于以下代码，编译器会报错：

let Some(x) = some_option_value;

因为右边的值可能为None，这种时候就不能进行匹配，也就是上面的代码遗漏了None的匹配。

类似let和for、match都必须要求完全覆盖匹配，才能通过编译。

但是对于if let，就可以这样使用:

if let Some(x) = some_option_value 
    println!("", x);

因为if let允许匹配一种模式，而忽悠其余的模式。