【Rust指南】枚举类与模式匹配精讲

简介: 【Rust指南】枚举类与模式匹配精讲

1、Rust基本枚举类语法


枚举允许我们列举所有可能的值来定义一个类型,枚举中的值也叫变体


1.1、定义枚举


我们举一个例子:


IP地址:IPV4、IPV6
enum IpAddrKind{
  V4,
  V6
}


接收枚举值

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::进行分割


1.2、将数据附加到枚举的变体中


形式如下:


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


优点:


不需要额外使用struct来确定类型

每个变体可以拥有不同的类型以及关联的数据量

例如:


#[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("这是IPV6"));
    println!("{:?}\n{:?}",home,loopback);
}


运行效果:



#[derive(Debug)]作为Rust提供的调试库是可以直接输出结构体和枚举类型的


但是注意占位符只能使用{:?}


标准库中的IpAddr


struct IpV4Addr{
    //--snip--
}
struct IpV6Addr{
    //--snip--
}
enum IpAddr {
    V4(IpV4Addr),
    V6(IpV6Addr)
}


1.3、变体的多种嵌套方式


enum Message {
    Quit,
    Move {x:i32,y:u32},
    Write(String),
    ChangeColor(i32,i32,i32)
}
fn main() {
    let q=Message::Quit;
    let m=Message::Move { x: 6, y: 12 };
    let w=Message::Write(String::from("hello_world"));
    let c=Message::ChangeColor(255, 255, 0);
}


在这段代码中枚举类变体一共有四种数据类型:


不带关联数据Quit

匿名结构体Move

字符串类型Write

匿名元组结构体ChangeColor


1.4、定义枚举方法


和结构体方法类似,使用impl关键字:


impl Message{
  fn call(&self){}
}


这里就不具体实现了,此时枚举的所有变体都可以调用call方法,例如q.call();


2、Option枚举


2.1、引入Option枚举解决控制问题


Option 是 Rust 标准库中的枚举类,这个类用于填补 Rust 不支持 null 引用的空白。


许多语言支持 null 的存在(C/C++、Java),这样很方便,但也制造了极大的问题,null 的发明者也承认这一点,“一个方便的想法造成累计 10 亿美元的损失”。


null 经常在开发者把一切都当作不是 null 的时候给予程序致命一击:毕竟只要出现一个这样的错误,程序的运行就要彻底终止。


为了解决这个问题,很多语言默认不允许 null,但在语言层面支持 null 的出现(常在类型前面用 ? 符号修饰)。


Java 默认支持 null,但可以通过 @NotNull 注解限制出现 null,这是一种应付的办法。


Rust 在语言层面彻底不允许空值 null 的存在,但无奈null 可以高效地解决少量的问题,所以 Rust 引入了 Option 枚举类:


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

2.2、枚举类的具体使用


枚举类包含在预导入模块中(Prelude),可直接使用:


let some_number=Some(5);
let some_string=Some("a string")
let absent:Option<&str>=None;


注意:


编译器无法推断None是什么类型,所以一定要显示声明

由于absent属于None的变体,因此是无效数据,也就是null


3、match控制流运算符


枚举的目的是对某一类事物的分类,分类的目的是为了对不同的情况进行描述。

基于这个原理,往往枚举类最终都会被分支结构处理(许多语言中的 switch )。

switch 语法很经典,但在 Rust 中并不支持,很多语言摒弃 switch 的原因都是因为 switch 容易存在因忘记添加 break 而产生的串接运行问题,Java 和 C# 这类语言通过安全检查杜绝这种情况出现。

Rust 通过 match 语句来实现分支结构。先认识一下如何用 match 处理枚举类:


fn main() {
    enum Book {
        Papery {index: u32},
        Electronic {url: String},
    }
    let book = Book::Papery{index: 1001};
    let ebook = Book::Electronic{url: String::from("url...")};
    match book {
        Book::Papery { index } => {
            println!("Papery book {}", index);
        },
        Book::Electronic { url } => {
            println!("E-book {}", url);
        }
    }
}
//运行结果:Papery book 1001


这是由于book属于Papery的变体,因此会执行第一个打印语句

match 块也可以当作函数表达式来对待,它也是可以有返回值的:


match 枚举类实例 {
    分类1 => 返回值表达式,
    分类2 => 返回值表达式,
    ...
}


但是要谨记:所有返回值表达式的类型必须一样!

如果把枚举类附加属性定义成元组,在 match 块中需要临时指定一个名字:


enum Book {
    Papery(u32),
    Electronic {url: String},
}
let book = Book::Papery(1001);
match book {
    Book::Papery(i) => {
        println!("{}", i);
    },
    Book::Electronic { url } => {
        println!("{}", url);
    }
}


变体Papery指定了i变量,Electronic指定了url

match 除了能够对枚举类进行分支选择以外,还可以对整数、浮点数、字符和字符串切片引用(&str)类型的数据进行分支选择。其中,浮点数类型被分支选择虽然合法,但不推荐这样使用,因为精度问题可能会导致分支错误。


对非枚举类进行分支选择时必须注意处理例外情况,即使在例外情况下没有任何要做的事。例外情况用下划线 _ 表示:


fn main() {
    let t = "abc";
    match t {
        "abc" => println!("Yes"),
        _ => {},
    }
}


4、if let 语法


通过一个简单的流程控制代码理解此部分知识:


let i = 0;
match i {
    0 => println!("zero"),
    _ => {},
}
//主函数中运行结果:zero


这段程序的目的是判断 i 是否是数字 0,如果是就打印 zero。

那么现在用 if let 语法缩短这段代码:


let i = 0;
if let 0 = i {
    println!("zero");
}


if let 语法格式如下:

if let 匹配值 = 源变量 {
    语句块
}


可以在之后添加一个 else 块来处理例外情况。

if let 语法可以认为是只区分两种情况的 match 语句的"语法糖"


在枚举类中的使用:


fn main() {
    enum Book {
        Papery(u32),
        Electronic(String)
    }
    let book = Book::Electronic(String::from("url"));
    if let Book::Papery(index) = book {
        println!("Papery {}", index);
    } else {
        println!("Not papery book");
    }
}
//运行结果:Not papery book
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