[译]Swift 中的模式匹配

yrq110
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原文链接： github.com

不论对于哪个编程语言而言，模式匹配都是一个很有用的特性，根据这个特性使你可以设计规则来匹配期望的值，使代码更加灵活与简洁。

苹果在Swift中加入了模式匹配，今天你将会看到Swift中的模式匹配技术。

教程中涵盖的模式:

  • 元组模式
  • 类型转换模式
  • 通配符模式
  • 可选模式
  • 枚举用例模式
  • 表达式模式

为了体现模式匹配的有用之处，你在这篇教程中会以一个独特的视角: 作为raywenderlich.com的主编！使用模式匹配来安排与发布网站上的教程。

注意: 这篇教程需要Xcode 8 与Swift 3，并且假定你已经掌握了基本的Swift开发。如果你是Swift新手请先看看我们的其它Swift教程。

欢迎，临时主编! 你今天的主要任务是安排在网站上发布的教程。下载开始的plauground并在Xcode中打开starter project.playground。

playground中包含两个东西:

  • random_uniform(value:)函数，会从0与一个实际值间返回一个随机数，使用它来生成随机日期。
  • 解析tutorials.json文件将内容转换为字典数组并返回的样板代码。使用它来提取需要安排的教程信息。

注意：了解更多有关Swift的JSON解析可以查看我们的教程。

无需理解它们是如何工作的，只需要知道文件结构即可，接下来打开playground资源文件夹中的tutorials.json文件。

每一篇安排的教程都有两个属性: 标题与日期。你的老大为你安排好了发布的日程，每天都分配了一篇教程，1表示周一，5表示周五，依次类推，nil表示不在日程内。

你想将本周的课程安排为每天发布一篇教程，然而在查看日程表时发现你的老大把两篇教程安排到了同一天。需要你来修正这个问题，你想通过一个特定的规则来对这些教程进行排序，该怎么办？

如果你想到了“使用模式!” 那么就上道儿了。 :]

了解一下这篇教程中需要用到的模式类型。

  • 元组模式 用于匹配元组类型的值。
  • 类型转换模式 允许你转换或匹配类型。
  • 通配符模式 用于匹配并忽略任何类型的值。
  • 可选模式 用于匹配可选值。
  • 枚举用例模式 匹配存在的枚举类型的用例。
  • 表达式模式 允许你使用表达式与值进行比较。

在成为一个前所未有的优秀主编的道路上你会使用所有这些模式！

让这家伙失业吧!(PS:此人为来源站主编)

首先要出创建一个元组模式来生成一个教程的数组。在playground的底部添加如下代码:

enum Day: Int {
  case monday, tuesday, wednesday, thursday, friday, saturday, sunday
}

创建了一个包含一周七天的枚举，由于初始值是Int类型的，因此每一天都被分配了一个Int型值，Monday是0，Sunday是6，以此类推。

在枚举声明的后面添加如下代码:

class Tutorial {

  let title: String
  var day: Day?

  init(title: String, day: Day? = nil) {
    self.title = title
    self.day = day
  }
}

这里定义了一个包含两个属性的tutorial类型:tutorial的标题与发布日期。日期是一个可选变量，因此应未发布的教程来说它可以是nil。

实现CustomStringConvertible，这样就可以轻松的将教程信息打印出来了:

extension Tutorial: CustomStringConvertible {
  var description: String {
    var scheduled = ", not scheduled"
    if let day = day {
      scheduled = ", scheduled on \(day)"
    }
    return title + scheduled
  }
}

添加一个数组来存放教程:

var tutorials: [Tutorial] = []

接着，通过在playground底部添加如下代码，将开始工程中的字典数组转换为教程数组:

for dictionary in json {
  var currentTitle = ""
  var currentDay: Day? = nil

  for (key, value) in dictionary {
    // todo: extract the information from the dictionary
  }

  let currentTutorial = Tutorial(title: currentTitle, day: currentDay)
  tutorials.append(currentTutorial)
}

在这里使用for-in语句遍历了json数组。使用以元组格式为循环值的for-in语句遍历了数组中每个字典的键值对。这就是元组模式的实现。

你把每个教程都添加进了数组中，不过当前教程的属性是空的，需要在下一章节中使用类型转换模式来设置教程的属性。

为了从字典中提取教程信息，需要一个类型转换模式。在for-in循环中添加如下代码来替换掉注释:

// 1
switch (key, value) {
  // 2
  case ("title", is String):
    currentTitle = value as! String
  // 3
  case ("day", let dayString as String):
    if let dayInt = Int(dayString), let day = Day(rawValue: dayInt - 1) {
      currentDay = day
  }
  // 4
  default:
    break
}

逐步分析下:

  1. 切换到键值元组---重载的元组模式。
  2. 使用is类型转换模式检测教程的标题是否属于String类型，若是则转换它。
  3. 使用as类型转换模式检测教程的日期是否是String类型，若是则先将其转换成Int，然后传入枚举的可失败构造器init(rawValue:)中，得到对应的枚举值。将dayInt减去1是因为枚举的初始值是0，而tutorial.json中是从1开始的。
  4. switch语句应该是完备的，需要添加一个default case，使用break语句来跳出switch。

在playground的底部添加如下代码，在控制台打印数组中的内容:

print(tutorials)

如你所见，现在数组中的每个教程都含有名称与发布日期了。万事俱备只欠完成的任务: 每周每天仅发布一篇教程。

使用通配符来安排教程的发布，不过需要先将它们的发布日期置空。在playground底部添加如下代码:

tutorials.forEach { $0.day = nil }

将数组中的所有教程的日期设为nil，为了安排教程的日期，在playground的底部添加如下代码段:

// 1 
let days = (0...6).map { Day(rawValue: $0)! }
// 2
let randomDays = days.sorted { _ in random_uniform(value: 2) == 0 }
// 3
(0...6).forEach { tutorials[$0].day = randomDays[$0] }

这儿有点复杂，分解成如下步骤看下:

  1. 首先创建一个有关天数的数组，包含每周中不重复的每一天。
  2. “整理”这个数组， random_uniform(value:)函数用来生成随机数。在闭包中，使用下划线来忽略闭包参数，因为并不需要它。虽然有在技术上更加高效、在数学上更加准确的方法来随机变换数组元素位置，不过这就是一个通配符模式的实现!
  3. 最后，将一周中七天随机分配给了最开始的七个教程。

在playground底部添加下列代码，控制台中打印安排好的教程:

print(tutorials)

成功了! 现在为一周中每一天都安排了一篇教程，日程中既没有发布时间重合的教程也没有时间空隙。干得好!

日程表被占用了，作为主编你需要整理一下这些教程。The schedule has been conquered, but as editor-in-chief you also need to sort the tutorials. 使用可选模式来处理它。You’ll tackle this with optional patterns. 将教程数组按升序排序，首先根据标题来整理未安排的教程，其次根据日期来整理来已安排的教程，在playground底部添加如下代码:

// 1
tutorials.sort {
  // 2
  switch ($0.day, $1.day) {
    // 3
    case (nil, nil):
      return $0.title.compare($1.title, options: .caseInsensitive) == .orderedAscending
    // 4
    case (let firstDay?, let secondDay?):
      return firstDay.rawValue < secondDay.rawValue
    // 5
    case (nil, let secondDay?):
      return true
    case (let firstDay?, nil):
      return false
  }
}

逐步分析下:

  1. 使用sort(_:)方法来整理教程数组，方法的参数是一个结尾闭包(trailing closure)，在闭包中定义了数组中两个教程的排序顺序。若将教程按升序进行排序则返回true，否则返回false。
  2. 切换到由当前被整理的两个教程组成的元组中，这又是一个元组模式。
  3. 若两个教程都未被安排，它们的day属性是nil，则使用数组的compare(\_:options:)方法按标题的升序来整理它们。
  4. 使用可选模式来检测两个教程是否都被安排了，这种模式仅匹配可以被解绑的值，若两个值都可被解绑，则按它们的raw value的升序来整理。
  5. 再次使用可选模式，检测只有一个教程被安排时的情况，若满足，则优先整理未被安排的教程。 在playground的最后添加这行代码，打印出整理后的教程:
print(tutorials)

现在已经将教程按你想要的方式排序好了，做的这么好理应涨工资! 然而 … 还需要做的事有很多。

现在让我们来使用枚举用例模式来决定每个教程发布天的名称。

在Tutorial的扩展中，使用了Day类型中的枚举用例名称来构建自定义字符串。添加一个合适的名称，而不是与原有名称绑定，在playground的底部添加如下代码:

extension Day {

  var name: String {
    switch self {
      case .monday:
        return "Monday"
      case .tuesday:
        return "Tuesday"
      case .wednesday:
        return "Wednesday"
      case .thursday:
        return "Thursday"
      case .friday:
        return "Friday"
      case .saturday:
        return "Saturday"
      case .sunday:
        return "Sunday"
    }
  }
}

switch语句中使用当前值(self)来匹配枚举用例，这就是枚举用例模式的实现。

印象挺深的，不是吗? 虽然用数字挺酷的，不过毕竟用名称的话很直观并且更容易理解! :]

接着来添加一个描述教程发布顺序的属性。也许你会再次使用枚举用例模式，如下(别在playground中添加!):

var order: String {
  switch self {
    case .monday:
      return "first"
    case .tuesday:
      return "second"
    case .wednesday:
      return "third"
    case .thursday:
      return "fourth"
    case .friday:
      return "fifth"
    case .saturday:
      return "sixth"
    case .sunday:
      return "seventh"
  }
}

不过同一件事做两遍的话就太不像主编了，不是吗? ;] 另辟蹊径，使用表示式模式。首先需要重载模式匹配的操作符，这是为了改变默认的功能并且使其对Day属性有效。在playground底部添加如下代码:

func ~=(lhs: Int, rhs: Day) -> Bool {
  return lhs == rhs.rawValue + 1
}

这段代码用来匹配day与整数，会返回数字1~7。使用这个重载的操作符以不同的方法来得到计算后的属性。

在playground底部添加如下代码:

extension Tutorial {

  var order: String {
    guard let day = day else {
      return "not scheduled"
    }
    switch day {
      case 1:
        return "first"
      case 2:
        return "second"
      case 3:
        return "third"
      case 4:
        return "fourth"
      case 5:
        return "fifth"
      case 6:
        return "sixth"
      case 7:
        return "seventh"
      default:
        fatalError("invalid day value")
    }
  }
}

多亏了重载的模式匹配操作符，day对象可以使用整数表达式来匹配了。这就是表达式模式的实现。

现在已经定义了day的名称与教程的顺序，可以打印出每个教程的信息看看。在playground底部添加如下代码:

for (index, tutorial) in tutorials.enumerated() {
  guard let day = tutorial.day else {
    print("\(index + 1). \(tutorial.title) is not scheduled this week.")
    continue
  }
  print("\(index + 1). \(tutorial.title) is scheduled on \(day.name). It's the \(tutorial.order) tutorial of the week.")   
}

注意for-in语句中的元组了吗? 这又是一个元组模式!

喔! 对于你的一日主编来说真是够忙啊，不过你做的不错，现在可以在泳池里放松休息一下了。

开个玩笑!主编的活儿是忙不完的。回去工作!

最终的playground下载。

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