6.3 控制流运算符-match

6.3.1. 什么是match？

match允许一个值与一系列模式进行比较，并执行与匹配模式对应的代码。模式可以是字面值、变量名、通配符等等。

把match表达式想象成一台硬币分类机：硬币沿着带有不同大小孔洞的轨道滑下，每枚硬币都会从它遇到的第一个合适的孔洞落下。同样地，一个值会依次经过match中的每个模式，当它“适合”第一个模式时，就会落入执行时要使用的关联代码块中。

6.3.2. match的实际应用

来看个例子：编写一个函数，接受一枚未知的美国硬币，并以类似计数机的方式判断它是哪种硬币，然后返回其价值（以美分为单位）。

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Coin {
    Penny,// 1美分
    Nickel,// 5美分
    Dime,// 10美分
    Quarter,// 25美分
}

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

• match关键字后面跟着一个表达式，在本例中就是值coin。这看起来与if使用的条件表达式很像，但有一个很大的区别：if的条件必须是布尔值，而match可以处理任何类型。本例中coin的类型是我们在第一行定义的Coin枚举。

• 接下来是花括号。花括号里有四个分支（英文叫arm），每个分支都由待匹配的模式和对应的代码组成。第一个分支Coin::Penny => 1,使用Coin::Penny作为模式。=>用来分隔模式和要运行的代码，这里要运行的代码就是值1，也就是返回1。不同分支之间用逗号分隔。

• 当match表达式运行时，它会把match后面的表达式——这里是coin——从上到下依次与各个分支比较。如果某个模式与值匹配，就执行与该模式关联的代码；如果不匹配，就继续检查下一个分支。匹配成功的分支所对应的代码表达式会作为整个match表达式的值返回。 例如，如果match匹配到5美分硬币，也就是Coin::Nickel，那么整个表达式的结果就是5。又因为match表达式是value_in_cents中的最后一个表达式，所以它的值——5——会作为函数的返回值。

• 这里每个分支的代码都很简单，所以用=>就够了。但如果某个分支包含多行代码，就需要用花括号把这些行包起来。例如：

#![allow(unused)]
fn main() {
fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => {
            println!("Lucky penny!");
            1
        }
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter => 25,
    }
}
}

6.3.3. 绑定值的模式

match的分支可以绑定到被匹配值的一部分，从而可以从枚举变体中提取值。

例如，一位朋友正在尝试收集全部50个州的25美分硬币。当我们按硬币类型对零钱分类时，还会标注每个25美分硬币关联的州名（美国州太多了，这里只写了Alabama和Alaska）：

#[derive(Debug)] // 便于调试打印
enum UsState {
    Alabama,
    Alaska,
}

enum Coin {
    Penny,
    Nickel,
    Dime,
    Quarter(UsState),
}

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => {
            println!("Lucky 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));
}

• 给代表25美分硬币的Coin变体关联一份数据，也就是上面的UsState枚举。

• 在value_in_cents函数中，Quarter分支也需要相应调整。匹配模式从Coin::Quarter改成Coin::Quarter(state)，意思是把Coin::Quarter关联的值绑定到变量state上，这样在后面的代码块中就可以使用这个关联值。 有些情况下可能不需要Coin::Quarter关联的值。这时可以用通配符_表示不关心内容：Coin::Quarter(_)

• 在main中先声明变量c，存的是Coin::Quarter(UsState::Alaska)。也就是说，它保存了Coin::Quarter变体，关联值是UsState::Alaska变体。然后调用value_in_cents。

来看输出：

State quarter from Alaska!
25

6.3.4. 匹配Option<T>

来分析上一篇文章 6.2. Option枚举 最后的代码示例：

fn main() {
    let x: i8 = 5;
    let y: Option<i8> = Some(5);

    let sum = match y {
        Some(value) => x + value, // 如果 y 是 Some，则解包并相加
        None => x,               // 如果 y 是 None，则返回 x
    };
}

• 如果y不是None，就解包，把Some关联的值绑定到value，并返回x + value。
• 如果y是None，就只返回x的值。

6.3.5. match必须穷尽

Rust要求match覆盖所有可能性，这样才能保证代码安全有效。

对上一段代码稍作修改：

fn main() {
    let x: i8 = 5;
    let y: Option<i8> = Some(5);

    let sum = match y {
        Some(value) => x + value,
    };
}

输出：

error[E0004]: non-exhaustive patterns: `None` not covered
   --> src/main.rs:5:21
    |
  5 |     let sum = match y {
    |                     ^ pattern `None` not covered
    |
note: `Option<i8>` defined here
   --> /Users/stanyin/.rustup/toolchains/stable-aarch64-apple-darwin/lib/rustlib/src/rust/library/core/src/option.rs:600:1
    |
600 | pub enum Option<T> {
    | ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
...
604 |     None,
    |     ---- not covered
    = note: the matched value is of type `Option<i8>`
help: ensure that all possible cases are being handled by adding a match arm with a wildcard pattern or an explicit pattern as shown
    |
  6 ~         Some(value) => x + value,
  7 ~         None => todo!(),
    |

Rust发现没有覆盖None这种可能性，所以报错。一旦补上处理None的分支，就没问题了。

如果可能性太多，或者你不想处理其中一些情况，可以使用通配符_。

6.3.6. 通配符

先照常写出你想处理的分支，其余情况用通配符_代替。

例如：v是一个u8变量，我们想判断v是否为0。

use rand::Rng;  // 使用外部 crate
fn main(){
    let v: u8 = rand::thread_rng().gen_range(0..=255);  // 生成随机数
    println!("{}", v);
    match v {
        0 => println!("zero"),
        _ => println!("not zero"),
    }
}

u8有256种可能的值，用match自然不可能为每个值都写一个分支。因此可以为0写一个分支，其余情况用通配符_代替。

输出：

133
not zero