Rust枚举与模式匹配

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枚举enum是一种自定义类型。其次，Rust中没有Null，但它通过枚举来实现了Null相同的功能，这个枚举类就是Option<T>，并且比其他语言更加安全。Rust中不支持switch，但Rust提供了一种用于穷举的控制流运算符——match。

Rust枚举与模式匹配

枚举允许我们列举所有可能的值来定义一个类型

定义枚举

IP地址：IPv4，IPv6

enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}

枚举的变体的取值：

let four = IpAddrKind::V4;
let six = IpAddrKind::V6;

枚举的变体都位于标识符的命名空间下，使用::符号进行分隔。

#[derive(Debug)]
enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}
fn main() {
    let four = IpAddrKind::V4;
    let six = IpAddrKind::V6;

    println!("{:?},{:?}", four, six); //V4,V6
    
    route(four);
    route(six);

    route(IpAddrKind::V4);
}

fn route(ip_kind: IpAddrKind) {}

将数据附加到枚举的变体中

枚举的变体：指枚举中的“value”

现在我们希望能在看到ip的类型同时能够看到ip地址的示例。

通过之前的学习，我们可能会联想到将Struct中key的类型声明为枚举类型，让Struct中的address作为一个v4或者v6的值的示例。

enum IpAddrKind {
    V4,
    V6,
}

struct IpAddr {
    kind: IpAddrKind,
    address: String,
}
fn main() {
    let home = IpAddr {
        kind: IpAddrKind::V4,
        address: String::from("127.0.0.1"),
    };

    let loopback = IpAddr {
        kind: IpAddrKind::V6,
        address: String::from("::1"),
    };
}

但我们可以使用value(type)的形式来声明

enum IpAddr{
	V4(String),
	V6(String),
}

优点：

  • 不需要额外使用Struct
  • 每个变体可以拥有不同的类型以及关联的数据量

例如：

enum IpAddr{
    V4(u8,u8,u8,u8),
    V6(String),
}

一个例子：

#[derive(Debug)]
enum IpAddrKind {
    V4(u8, u8, u8, u8),
    V6(String),
}

fn main() {
    let home = IpAddrKind::V4(127, 0, 0, 1);
    let loopback = IpAddrKind::V6(String::from("::1"));

    println!("{:?},{:?}", home, loopback); //V4(127, 0, 0, 1),V6("::1")
}

标准库中的IpAddr

在标准库中也有IpAddr这个枚举类，我们可以看到v4和v6的数据类型为Struct。

struct Ipv4Addr{
    //...
}

struct Ipv6Addr{
    //...
}

enum IpAddr {
    V4(Ipv4Addr),
    V6(Ipv6Addr),
}

事实上，枚举的变体中嵌入任何类型的数据（甚至是另一种枚举类型）：

enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}
fn main() {
    let q = Message::Quit;
    let m = Message::Move { x: 12, y: 24 };
    let w = Message::Write(String::from("Hello"));
    let c = Message::ChangeColor(0, 255, 255);
}

为枚举定义方法

使用impl关键字：

enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(i32, i32, i32),
}
impl Message {
    fn call(&self) {}
}
fn main() {
    let q = Message::Quit;
    let m = Message::Move { x: 12, y: 24 };
    let w = Message::Write(String::from("Hello"));
    let c = Message::ChangeColor(0, 255, 255);

    m.call();
}

Option枚举

  • 定义于标准库中

  • 在Prelude（预导入模块中）

  • 描述了：某个值可能存在（某种类型）或不存在的情况

Rust没有Null

其他语言中：

  • Null是一个值，它表示“没有值”
  • 一个变量可以处于两种状态：空值（null），非空

Null的问题在于：当你尝试像使用非Null值那样使用Null值的时候，就会引起某种错误

Null的概念还是有用的：因某种原因而变为无效或缺失的值

Rust中类似Null概念的枚举：Option<T>

标准库中的定义：

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

它包含在Prelude（预导入模块中）。可以直接使用：

  • Option<T>
  • Some(T)
  • None
let some_numebr = Some(5);
let some_string = Some("A String");

let absent_number: Option<i32> = None;

Option<T>比Null好在哪里？

Option<T>和T是不同的类型，不可以把Option<T>直接当成T：

let some_numebr = Some(5);//Option<i32>
let some_string = Some("A String");//Option<&str>

let sum = x + y; //cannot add `Option<i8>` to `i8`

若想使用Option<T>中的T，必须将它转换为T

如果x与y中都不是Option<T>，那它们就都不是Null。如果是Option<T>，那么将需要先手动转换为T，从根本上避免了Null泛滥，这也体现了Rust的安全性。

控制流运算符：match

rust提供了一个强大的控制流运算符——match

  • 允许一个值与一系列模式进行匹配，并执行匹配的模式对应的代码
  • 模式可以是字面值、变量名、通配符等等。
enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter,
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => {
            println!("Penny!");
            1
        }
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter => 25,
    }
}

match运算符将coin与下面的值进行匹配，匹配相同时执行相应的语句，语句会返回表达式，这个表达式就是整个match这个表达式的值。因为上面的函数中match这个表达式作为返回值，所以上面的函数的返回值为匹配的模式对应的代码的返回值

模式对应多行代码的情况下，需要加上{}。

绑定值的模式

匹配的分支可以绑定到被匹配对象的部分值。

  • 因此，可以从enum变体中提取值
#[derive(Debug)]
enum UsState {
    Alabama,
    Alaska,
}
enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter(UsState),
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => {
            println!("Penny!");
            1
        }
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter(state) => {
            println!("state quarter from {:?}!", state);
            25
        }
    }
}
fn main() {
    let c = Coin::Quarter(UsState::Alaska);
    println!("{}", value_in_cents(c));
    //  state quarter from Alaska!
    //  25
}

匹配Option<T>

fn main() {
    let five = Some(5);
    let six = plus_one(five);
    let none = plus_one(None);
}

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

match匹配必须穷举所有的可能

fn plus_one(x: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match x {
        //non-exhaustive patterns: `None` not covered
        Some(i) => Some(i + 1),
    }
}

我们也可以使用_通配符来替代其余没列出的值：

let v = 0u8;//u8类型的0
match v {
    1 => println!("one"),
    2 => println!("two"),
    3 => println!("three"),
    4 => println!("four"),
    _ => println!("Aoligei!"),//_放在最后
}

if let

处理只关心一种匹配而忽略其他匹配的情况

下面两段代码效果相同：

fn main() {
    let v = Some(0u8);//u8类型的0
    match v {
        Some(3) => println!("three"),
        _ => (),
    }

    if let Some(3) = v {
        println!("three");
    }
}

if let的代码更简洁，但这也同时放弃了穷举的可能。

我们可以将if let看做match的语法糖

当然if let也可以搭配else使用，下面两段代码的效果相同：

fn main() {
    let v = Some(0u8);//u8类型的0
    match v {
        Some(3) => println!("three"),
        _ => println!("others"),
    }

    if let Some(3) = v {
        println!("three");
    } else {
        println!("others");
    }
}
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