羨慕 C# 的 switch 表示式不，JS 也可以有

對於 C/Java 語系的語言，都有 switch 語法。switch 語法用於多分支是一個標準的用法，但這個分支語法的各分支之間存在穿透性，所以需要 break 來切斷邏輯，這也成為 switch 語法中最重要的一個替在缺陷來源。此外，由於 switch 語句中各 case 的程式碼是在同一個作用域中，也會對程式碼造成一些不便。

C# 8.0 引入了 switch 表示式。C# 的 switch 表示式有著非常豐富的語法元素，可以和模式匹配和解構等語法元素協同工作 —— 這些都不在這裡細說，但是對傳統的 switch 語句進行了一些改進：

透過箭頭 (=>) 標記處理了 case 和語句之間的一對一關係，不需要 break，不再穿透；
作為表示式，可以而且必須返回值；

也產生了新的約束：

switch 表示式一定要詳盡（邏輯一定會走進某一個 case，可以透過棄元模式兜底），否則可能會在執行時引發異常。

在 C# 8.0 釋出的同年，Java 12 也釋出並引入了 switch 表示式預覽。Java 的 switch 表示式實現比較簡單，就是 switch 語句到 switch 表示式的直接轉換，僅支援等值匹配。直到 2023 年 3 月 Java 20 釋出，switch 表示式才開始支援模式匹配。相比之下，Kotlin 的 when 表示式走在了前面。

在這個問題上 JavaScript 似乎走在了後面，不過在語言提供 switch 表示式之前，我們可以嘗試自己造個輪子。

思路當然是參考策略模式。假設有一個列表，這個列表裡的每個元素都包含了兩個因素：第一個用於判斷是否命中，第二個是個函式，得到一個計算結果。然後寫一個迴圈遍歷列表的每個元素，一旦某個元素命中，就執行元素攜帶的函式獲得結果，中斷迴圈，返回結果。如果列表的最後一個元素必定命中，那麼這個列表就是“詳盡”的。

那麼這個 when 函式可能會這樣寫（switch 是關鍵字，所以使用 when 來作為函式名）：

// JS

function when(value, ...cases) {
    for (const { is, run } of cases) {
        if (is(value)) {
            return run(value);
        }
    }
    throw new Error("非詳盡");
}

這裡我們假設每個情況 (case) 都含有 is 方法用於判斷是否命中，用 run 方法儲存命中後需要執行的操作。相應地，我們可以經典的“拿分算等級”來進行測試：

// JS

function calcGrade(score) {
    return when(
        score,
        { is: v => v >= 0 && v < 80, run: v => `不合格 (${v})` },
        { is: v => v >= 80 && v < 100, run: v => `合格 (${v})` },
        { is: v => v == 100, run: v => `滿分 (${v})` },
        { is: _ => true, run: v => `無效 (${v})` },
    );
}

for (let i = 0; i < 50; i++) {
    const v = 70 + ~~(Math.random() * 35);
    console.log(calcGrade(v));
}

在 calcGrade 實現中 when 的 case 列表最後一項採用了“永真”斷言，所以走到這一項的時候一定會命中，從邏輯上來永遠不會觸發 Error。如果是非“詳盡”的情況列表，就有可能觸發 Error。

不過現在從測試程式碼中就發現了兩個問題：

is 斷言是採用函式的形式，不能簡單地直接按值匹配；
從呼叫形式上來說，score 和後面的 case 元素是同級的，形式上區分不明顯；
每次都要寫 is 和 run，條件多了寫起來也煩。

繼續改進 ——

// JS

function when(value) {
    // when 的引數先給 switch 的值
    // 返回一個函式來處理分支匹配 ②
    return function (...cases) {
        for (const [is, run] of cases) {
//                 ^^^^^^^^^ 從物件改為元組（陣列）③
            if (value === is || (typeof is == "function" && is(value))) {
//                    ^^^^^^ 精確判斷 ①
//                               ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 斷言函式判斷
                return  run(value);
//                            ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 可指定行為（函式）
            }
        }
        throw new Error("非詳盡");
    };
}

function calcGrade(score) {
    return when(score)(
//         ^^^^^^^^^^^ 這裡返回的是匹配處理的函式
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "滿分 (100)"],
//       ^^^ 可以指定匹配的值
//            ^^ 計算不需要引數，可以不宣告
        [_ => true, v => `無效 (${v})`],
//       ^^^^^^^^^ 兜底的永真斷言
    );
}

為什麼兜底斷言必須使用一個函式呢？因為 true 值也有可能是對應一種預想的分支情況。由於這個 when 是透過語義來實現而不是透過語法來實現的，所以這裡沒辦法定義一個安全的兜底斷言語法，只有用斷言函式會相對安全。

至此為止我們已經基本實現了 switch 表示式 (when)，把它升級成 TypeScript

// TypeScript

type CaseCondition<T> = T extends Function ? never : ((t: T) => boolean) | T
type Case<T, R> = [CaseCondition<T>, (t: T) => R];

function when<T>(value: T): <R>(...cases: Case<T, R>[]) => R {
    return function<R>(...cases: Case<T, R>[]): R {
        for (const [is, run] of cases) {
            if (value === is || (typeof is == "function" && is(value))) {
                return run(value);
            }
        }
        throw new Error("非詳盡");
    };
}

function calcGrade(score: number) {
    return when(score)(
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "滿分 (100)"],
        [_ => true, v => `無效 (${v})`],
    );
}

這段程式碼當然可以直接用，但是如果使用 npm 可能會更方便一點：

npm install @jamesfancy/when

// TypeScript

import { when } from "@jamesfancy/when";

function calcGrade(score: number) {
    return when(score)(
        [v => v >= 0 && v < 80, v => `不合格 (${v})`],
        [v => v >= 80 && v < 100, v => `合格 (${v})`],
        [100, () => "滿分 (100)"],
        [_ => true, v => `無效 (${v})`],
    );
}

羨慕 C# 的 switch 表示式不，JS 也可以有

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