Swift中的模式匹配

進擊的iOS巨人發表於2018-08-14
Swift模式

模式匹配

模式匹配是 Swift 中非常常見的一種程式設計模式，使用模式匹配，可以幫助我們寫出簡明、清晰以及易讀的程式碼，使我們的程式碼變得簡潔而強大。

條件判斷中的模式匹配

條件判斷是我們使用最普遍的流程控制，在 Swift 中，只能接受 Bool 型別的值作為條件體；除了直接判斷 Bool 值之外，我們還能使用使用條件語句進行可選繫結，這在我們開發中是非常常用的方式。

匹配列舉值

在 Swift 中，建立的列舉型別預設是不可比較的(沒有實現Comparable協議)，這就意味著我們不能直接使用==操作符來判斷兩個列舉值是否相等，這種情況下，需要使用模式匹配：

建立一個列舉型別：

enum Result {
    case success
    case failure
}
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初始化一個列舉值：

let result = Result.success
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使用模式匹配來判斷建立的列舉值的值：

if case .success = result {
    print("Value of result is success.")
}
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可選繫結

建立一個可選值：

let optionalInt: Int? = 1
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使用可選繫結的方式進行解包：

if let val = optionalInt {
    print("The value of optionalInt is (val)")
}
func handleGuard() {
    guard let val = optionalInt else {
        return
    }
    print("The value of optionalInt is (val)")
}
handleGuard()
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可選繫結的另外一種模式，這也是可選繫結中最基礎的模式：

if case .some(let val) = optionalInt {
    print("The value of optionalInt is (val)")
}
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還可以簡化為：

if case let val? = optionalInt {
    print("The value of optionalInt is (val)")
}
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迴圈中的模式匹配

問題來了，if let 模式的可選繫結，只能實現一個可選值的繫結，如果我們需要匹配一個陣列裡邊的可選值怎麼辦呢？這時候我們就不能使用 if let 的形式了，需要使用到 if case let 的形式

建立一個包含可選值的陣列：

let values: [Int?] = [1, nil, 3, nil, 5, nil, 7, nil, 9, nil]
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進行遍歷：

for val in values {
    print("Value in values is (String(describing: val))")
}
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或者：

var valuesIterator = values.makeIterator()
while let val = valuesIterator.next() {
    print("Value in values is (String(describing: val))")
}
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我們得到了所有的值與可選值，如果我們需要過濾可選值，我們可以這樣做：

for val in values.compactMap({ $0 }) {
    print("Value in values is (val)")
}
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這樣做，增加了時間複雜度，需要進行兩次遍歷才能將資料過濾出來。我們可以使用模式匹配的方式來這樣做：

for case let val? in values {
    print("Value in values is (val)")
}
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或者：

valuesIterator = values.makeIterator()
while let val = valuesIterator.next(), val != nil {
    print("Value in values is (String(describing: val))")
}
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這樣就可以將 nil 值給過濾了，是不是很簡單？還可以使用 for case 匹配列舉值陣列：

let results: [Result] = [.success, .failure]
for case .success in results {
    print("Values in results contains success.")
    break
}
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對於複雜的列舉型別：

enum NetResource {
    case http(resource: String)
    case ftp(resource: String)
}

let nets: [NetResource] = [.http(resource: "https://www.baidu.com"), .http(resource: "https://www.apple.cn"), .ftp(resource: "ftp://192.0.0.1")]
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過濾 http 的值：

for case .http(let resource) in nets {
    print("HTTP resource (resource)")
}
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for 迴圈使用 where 從句

除此之外，我們還可以在 for 迴圈後邊跟上一個 where 從句來進行模式匹配：

for notNilValue in values where notNilValue != nil {
    print("Not nil value: (String(describing: notNilValue!))")
}
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查詢一個陣列裡邊所有能被3整除的數：

let rangeValues = Array(0...999)
for threeDivideValue in rangeValues where threeDivideValue % 3 == 0 {
    print("Three devide value: (threeDivideValue)")
}
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查詢所有含有3的數：

for containsThree in rangeValues where String(containsThree).contains("3") {
    print("Value contains three: (containsThree)")
}
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Switch 中的模式匹配

Switch 中的模式匹配也很常用，在 Switch 中合理地使用模式匹配可以為我們帶來很多好處，可以使我們的程式碼更簡潔，同時可以減少程式碼量和增加開發效率。

區間匹配

let value = 188

switch value {
case 0..<50:
    print("The value is in range [0, 50)")
case 50..<100:
    print("The value is in range [50, 100)")
case 100..<150:
    print("The value is in range [100, 150)")
case 150..<200:
    print("The value is in range [150, 200)")
case 200...:
    print("The value is in range [200, ")
default: break
}

// The value is in range [150, 200)
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匹配元組型別

建立一個元組型別：

let tuples: (Int, String) = (httpCode: 404, status: "Not Found.")
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進行匹配：

switch tuples {
case (400..., let status):
    print("The http code is 40x, http status is (status)")
default: break
}
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建立一個點：

let somePoint = (1, 1)
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進行匹配：

switch somePoint {
case (0, 0):
    print("(somePoint) is at the origin")
case (_, 0):
    print("(somePoint) is on the x-axis")
case (0, _):
    print("(somePoint) is on the y-axis")
case (-2...2, -2...2):
    print("(somePoint) is inside the box")
default:
    print("(somePoint) is outside of the box")
}
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如上，我們在匹配的時候可以使用下劃線 _ 對值進行忽略：

switch tuples {
case (404, _):
    print("The http code is 404 not found.")
default: break
}
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在 switch case 中使用 where 從句

在 case 中使用 where 從句可以使我們的模式匹配看起來更加精簡，使匹配的模式更加緊湊：

let yetAnotherPoint = (1, -1)
switch yetAnotherPoint {
case let (x, y) where x == y:
    print("((x), (y)) is on the line x == y")
case let (x, y) where x == -y:
    print("((x), (y)) is on the line x == -y")
case let (x, y):
    print("((x), (y)) is just some arbitrary point")
}
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總結

Swift 中模式匹配的種類

模式匹配可以說是 Swift 中非常強大的一種程式設計模式，使用良好的模式匹配，可以幫助我們寫出簡介、優雅的程式碼，Swift 中的模式匹配包括以下種類：

  • 條件判斷：if, guard
  • 可選繫結：if let, guard let, while let ...
  • 迴圈體：for, while, repeat while
  • switch
  • do catch

什麼時候使用 where 從句？

我們可以在前文的例子中看到，在很多進行模式匹配的地方還使用了 where 從句，where 從句的作用就相當於在模式匹配的基礎上在加上條件限制，使用 where 從句等價於：

for notNilValue in values {
    if notNilValue != nil {
        print("Not nil value: (String(describing: notNilValue!))")
    }
}
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可以看出，使用 where 從句可以使我們的程式碼更加簡潔和易讀，什麼時候使用 where ？ 或者說在哪裡可以使用 where ？ Swift 文件中並沒有對 where 的詳細使用進行介紹，但是在實踐中發現，where 可以使用在以下地方：

  • for 迴圈語句
  • switch 分支

而對於 if, guard 與 while ，我們不能在其後面新增 where 從句，因為他們本身可以進行多個條件的組合. where 從句還有一個用法就是對泛型型別進行型別約束，這在泛型的章節中會有介紹.

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