模式语法
在本节中，我们将收集所有在模式中有效的语法，并讨论为什么以及何时可能需要使用它们。
匹配字面值
正如你在第 6 章中看到的，你可以直接将模式与字面值进行匹配。以下代码给出了一些示例
fn main() { let x = 1; match x { 1 => println!("one"), 2 => println!("two"), 3 => println!("three"), _ => println!("anything"), } }
此代码打印 one，因为 x 中的值为 1。当你希望你的代码在获得特定的具体值时执行某个操作时，此语法很有用。
匹配命名变量
命名变量是不可反驳的模式，可以匹配任何值，我们在本书中已经多次使用它们。但是，在 match 表达式中使用命名变量时会出现一个复杂情况。由于 match 启动了一个新的作用域，在 match 表达式内部作为模式一部分声明的变量会隐藏那些在 match 构造外部具有相同名称的变量，就像所有变量的情况一样。在列表 18-11 中，我们声明一个名为 x 的变量，其值为 Some(5)，以及一个变量 y，其值为 10。然后，我们针对值 x 创建一个 match 表达式。查看匹配分支中的模式和末尾的 println!，并尝试在运行此代码或进一步阅读之前找出代码将打印什么。
文件名：src/main.rs
fn main() { let x = Some(5); let y = 10; match x { Some(50) => println!("Got 50"), Some(y) => println!("Matched, y = {y}"), _ => println!("Default case, x = {x:?}"), } println!("at the end: x = {x:?}, y = {y}"); }
列表 18-11：带有引入隐藏变量 y 的匹配分支的 match 表达式
让我们逐步了解当 match 表达式运行时会发生什么。第一个匹配分支中的模式与 x 的定义值不匹配，因此代码继续执行。
第二个匹配分支中的模式引入了一个名为 y 的新变量，它将匹配 Some 值内的任何值。由于我们在 match 表达式内的新作用域中，这是一个新的 y 变量，而不是我们在开头声明的、值为 10 的 y。这个新的 y 绑定将匹配 Some 内的任何值，而这正是我们在 x 中拥有的。因此，这个新的 y 绑定到 x 中 Some 的内部值。该值是 5，因此该分支的表达式执行并打印 Matched, y = 5。
如果 x 是 None 值而不是 Some(5)，则前两个分支中的模式将不会匹配，因此该值将匹配到下划线。我们没有在下划线分支的模式中引入 x 变量，因此表达式中的 x 仍然是未被隐藏的外部 x。在这种假设情况下，match 将打印 Default case, x = None。
当 match 表达式完成时，其作用域结束，内部 y 的作用域也结束。最后一个 println! 产生 at the end: x = Some(5), y = 10。
要创建比较外部 x 和 y 的值的 match 表达式，而不是引入隐藏变量，我们需要使用匹配守卫条件。我们将在后面的“使用匹配守卫的额外条件”中讨论匹配守卫。部分。
多个模式
在 match 表达式中，你可以使用 | 语法匹配多个模式，它是模式或运算符。例如，在以下代码中，我们将 x 的值与匹配分支进行匹配，其中第一个分支具有或选项，这意味着如果 x 的值与该分支中的任何一个值匹配，则将运行该分支的代码
fn main() { let x = 1; match x { 1 | 2 => println!("one or two"), 3 => println!("three"), _ => println!("anything"), } }
此代码打印 one or two。
使用 ..= 匹配值范围
..= 语法允许我们匹配包含范围的值。在以下代码中，当模式匹配给定范围内的任何值时，将执行该分支
fn main() { let x = 5; match x { 1..=5 => println!("one through five"), _ => println!("something else"), } }
如果 x 为 1、2、3、4 或 5，则第一个分支将匹配。对于多个匹配值，此语法比使用 | 运算符表达相同的想法更方便；如果我们使用 |，则必须指定 1 | 2 | 3 | 4 | 5。指定范围要短得多，特别是如果我们想要匹配，例如，1 到 1,000 之间的任何数字！
编译器在编译时检查范围是否为空，并且由于 Rust 可以判断范围是否为空的唯一类型是 char 和数值，因此范围仅允许使用数值或 char 值。
这是一个使用 char 值范围的示例
fn main() { let x = 'c'; match x { 'a'..='j' => println!("early ASCII letter"), 'k'..='z' => println!("late ASCII letter"), _ => println!("something else"), } }
Rust 可以判断 'c' 在第一个模式的范围内，并打印 early ASCII letter。
解构以分解值
我们还可以使用模式来解构结构体、枚举和元组，以使用这些值的不同部分。让我们逐步了解每个值。
解构结构体
列表 18-12 显示了一个具有两个字段 x 和 y 的 Point 结构体，我们可以使用 let 语句的模式将其分解。
文件名：src/main.rs
struct Point { x: i32, y: i32, } fn main() { let p = Point { x: 0, y: 7 }; let Point { x: a, y: b } = p; assert_eq!(0, a); assert_eq!(7, b); }
列表 18-12：将结构体的字段解构为单独的变量
此代码创建变量 a 和 b，它们匹配 p 结构体的 x 和 y 字段的值。此示例表明，模式中变量的名称不必与结构体的字段名称匹配。但是，通常将变量名称与字段名称匹配，以方便记住哪些变量来自哪些字段。由于这种常见用法，并且由于编写 let Point { x: x, y: y } = p; 包含大量重复，因此 Rust 具有匹配结构体字段的模式的简写形式：你只需要列出结构体字段的名称，并且从模式创建的变量将具有相同的名称。列表 18-13 的行为与列表 18-12 中的代码相同，但 let 模式中创建的变量是 x 和 y，而不是 a 和 b。
文件名：src/main.rs
struct Point { x: i32, y: i32, } fn main() { let p = Point { x: 0, y: 7 }; let Point { x, y } = p; assert_eq!(0, x); assert_eq!(7, y); }
列表 18-13：使用结构体字段简写解构结构体字段
此代码创建变量 x 和 y，它们匹配 p 变量的 x 和 y 字段。结果是变量 x 和 y 包含来自 p 结构体的值。
我们还可以将字面值作为结构体模式的一部分进行解构，而不是为所有字段创建变量。这样做可以让我们测试某些字段的特定值，同时创建变量来解构其他字段。
在列表 18-14 中，我们有一个 match 表达式，它将 Point 值分为三种情况：直接位于 x 轴上的点（当 y = 0 时为真）、位于 y 轴上的点 (x = 0) 或两者都不是。
文件名：src/main.rs
struct Point { x: i32, y: i32, } fn main() { let p = Point { x: 0, y: 7 }; match p { Point { x, y: 0 } => println!("On the x axis at {x}"), Point { x: 0, y } => println!("On the y axis at {y}"), Point { x, y } => { println!("On neither axis: ({x}, {y})"); } } }
列表 18-14：在一个模式中解构和匹配字面值
第一个分支将匹配任何位于 x 轴上的点，方法是指定，如果 y 字段的值与字面值 0 匹配，则该字段匹配。该模式仍然创建一个 x 变量，我们可以在此分支的代码中使用它。
同样，第二个分支通过指定，如果 x 字段的值为 0，则该字段匹配，并为 y 字段的值创建一个变量 y，从而匹配 y 轴上的任何点。第三个分支不指定任何字面值，因此它匹配任何其他 Point，并为 x 和 y 字段创建变量。
在此示例中，值 p 通过 x 包含 0 来匹配第二个分支，因此此代码将打印 On the y axis at 7。
请记住，match 表达式在找到第一个匹配模式后会停止检查分支，因此即使 Point { x: 0, y: 0} 位于 x 轴和 y 轴上，此代码也只会打印 On the x axis at 0。
解构枚举
我们已经在本书中解构了枚举（例如，第 6 章中的列表 6-5），但尚未明确讨论解构枚举的模式与枚举中存储的数据的定义方式相对应。例如，在列表 18-15 中，我们使用列表 6-2 中的 Message 枚举，并编写一个带有模式的 match，该模式将解构每个内部值。
文件名：src/main.rs
enum Message { Quit, Move { x: i32, y: i32 }, Write(String), ChangeColor(i32, i32, i32), } fn main() { let msg = Message::ChangeColor(0, 160, 255); match msg { Message::Quit => { println!("The Quit variant has no data to destructure."); } Message::Move { x, y } => { println!("Move in the x direction {x} and in the y direction {y}"); } Message::Write(text) => { println!("Text message: {text}"); } Message::ChangeColor(r, g, b) => { println!("Change the color to red {r}, green {g}, and blue {b}") } } }
列表 18-15：解构保存不同类型值的枚举变体
此代码将打印 Change the color to red 0, green 160, and blue 255。尝试更改 msg 的值，以查看其他分支中的代码运行。
对于没有任何数据的枚举变体，如 Message::Quit，我们无法进一步解构该值。我们只能匹配字面值 Message::Quit 值，并且该模式中没有变量。
对于类似结构体的枚举变体，如 Message::Move，我们可以使用类似于我们指定用于匹配结构体的模式的模式。在变体名称之后，我们放置花括号，然后列出带有变量的字段，以便我们将各个部分分解，以便在此分支的代码中使用。在这里，我们使用列表 18-13 中所做的简写形式。
对于类似元组的枚举变体，如包含一个元素的元组的 Message::Write 和包含三个元素的元组的 Message::ChangeColor，该模式类似于我们指定用于匹配元组的模式。模式中的变量数必须与我们正在匹配的变体中的元素数匹配。
解构嵌套结构体和枚举
到目前为止，我们的示例都是匹配深度为一级的结构体或枚举，但匹配也可以在嵌套项上工作！例如，我们可以重构列表 18-15 中的代码，以支持 ChangeColor 消息中的 RGB 和 HSV 颜色，如列表 18-16 所示。
enum Color { Rgb(i32, i32, i32), Hsv(i32, i32, i32), } enum Message { Quit, Move { x: i32, y: i32 }, Write(String), ChangeColor(Color), } fn main() { let msg = Message::ChangeColor(Color::Hsv(0, 160, 255)); match msg { Message::ChangeColor(Color::Rgb(r, g, b)) => { println!("Change color to red {r}, green {g}, and blue {b}"); } Message::ChangeColor(Color::Hsv(h, s, v)) => { println!("Change color to hue {h}, saturation {s}, value {v}") } _ => (), } }
列表 18-16：匹配嵌套枚举
match 表达式中第一个分支的模式匹配一个包含 Color::Rgb 变体的 Message::ChangeColor 枚举变体；然后该模式绑定到三个内部的 i32 值。第二个分支的模式也匹配一个 Message::ChangeColor 枚举变体，但内部枚举匹配的是 Color::Hsv。我们可以在一个 match 表达式中指定这些复杂的条件，即使涉及到两个枚举。
解构结构体和元组
我们可以以更复杂的方式混合、匹配和嵌套解构模式。下面的示例展示了一个复杂的解构，其中我们将结构体和元组嵌套在元组中，并解构出所有的原始值。
fn main() { struct Point { x: i32, y: i32, } let ((feet, inches), Point { x, y }) = ((3, 10), Point { x: 3, y: -10 }); }
这段代码让我们将复杂类型分解为其组成部分，以便我们可以单独使用我们感兴趣的值。
使用模式进行解构是一种方便的方式，可以单独使用值的各个部分，例如结构体中每个字段的值。
忽略模式中的值
您已经看到，有时忽略模式中的值是有用的，例如在 match 的最后一个分支中，获取一个实际上不做任何事情但会考虑所有剩余可能值的 catchall。有几种方法可以忽略模式中的整个值或部分值：使用 _ 模式（您已经见过）、在另一个模式中使用 _ 模式、使用以下划线开头的名称或使用 .. 来忽略值的剩余部分。让我们探讨一下如何以及为什么要使用这些模式中的每一个。
使用 _ 忽略整个值
我们已经使用下划线作为通配符模式，它将匹配任何值，但不会绑定到该值。这在 match 表达式的最后一个分支中尤其有用，但我们也可以在任何模式中使用它，包括函数参数，如示例 18-17 所示。
文件名：src/main.rs
fn foo(_: i32, y: i32) { println!("This code only uses the y parameter: {y}"); } fn main() { foo(3, 4); }
示例 18-17：在函数签名中使用 _
这段代码将完全忽略作为第一个参数传递的值 3，并打印 This code only uses the y parameter: 4。
在大多数情况下，当您不再需要特定的函数参数时，您会更改签名使其不包含未使用的参数。忽略函数参数在某些情况下尤其有用，例如，当您实现一个 trait 时，您需要一个特定的类型签名，但您实现中的函数体不需要其中一个参数。然后，您可以避免收到有关未使用函数参数的编译器警告，如果您使用名称而不是下划线的话就会收到此类警告。
使用嵌套的 _ 忽略值的一部分
我们也可以在另一个模式中使用 _ 来仅忽略值的一部分，例如，当我们只想测试值的一部分，但不想在相应的代码中使用其他部分时。示例 18-18 展示了负责管理设置值的代码。业务要求是不允许用户覆盖对设置的现有自定义，但是如果设置当前未设置，则可以取消设置并为其赋值。
fn main() { let mut setting_value = Some(5); let new_setting_value = Some(10); match (setting_value, new_setting_value) { (Some(_), Some(_)) => { println!("Can't overwrite an existing customized value"); } _ => { setting_value = new_setting_value; } } println!("setting is {setting_value:?}"); }
示例 18-18：当不需要使用 Some 中的值时，在匹配 Some 变体的模式中使用下划线
此代码将打印 Can't overwrite an existing customized value，然后打印 setting is Some(5)。在第一个匹配分支中，我们不需要匹配或使用任何 Some 变体中的值，但是我们需要测试 setting_value 和 new_setting_value 都是 Some 变体的情况。在这种情况下，我们打印不更改 setting_value 的原因，并且它不会被更改。
在所有其他情况下（如果 setting_value 或 new_setting_value 是 None），由第二个分支中的 _ 模式表示，我们希望允许 new_setting_value 变为 setting_value。
我们还可以在一个模式中的多个位置使用下划线来忽略特定的值。示例 18-19 展示了一个忽略包含五个项的元组中的第二个和第四个值的示例。
fn main() { let numbers = (2, 4, 8, 16, 32); match numbers { (first, _, third, _, fifth) => { println!("Some numbers: {first}, {third}, {fifth}") } } }
示例 18-19：忽略元组的多个部分
这段代码将打印 Some numbers: 2, 8, 32，并且值 4 和 16 将被忽略。
通过以下划线开头来忽略未使用的变量
如果您创建了一个变量，但在任何地方都没有使用它，Rust 通常会发出警告，因为未使用的变量可能是一个 bug。但是，有时能够创建您暂时不使用的变量是有用的，例如当您进行原型设计或刚开始一个项目时。在这种情况下，您可以通过以下划线开头的变量名称来告诉 Rust 不要警告您有关未使用的变量。在示例 18-20 中，我们创建了两个未使用的变量，但是当我们编译这段代码时，我们应该只会收到一个关于其中一个变量的警告。
文件名：src/main.rs
fn main() { let _x = 5; let y = 10; }
示例 18-20：以下划线开头变量名，以避免收到未使用变量的警告
这里我们收到了关于未使用变量 y 的警告，但是我们没有收到关于未使用变量 _x 的警告。
请注意，仅使用 _ 和使用以下划线开头的名称之间存在细微差别。语法 _x 仍然将值绑定到变量，而 _ 则根本不绑定。为了展示这种区别很重要的情况，示例 18-21 将为我们提供一个错误。
fn main() {
let s = Some(String::from("Hello!"));
if let Some(_s) = s {
println!("found a string");
}
println!("{s:?}");
}示例 18-21：以下划线开头的未使用变量仍会绑定该值，这可能会取得该值的所有权
我们会收到一个错误，因为 s 值仍然会被移动到 _s 中，这会阻止我们再次使用 s。但是，单独使用下划线永远不会绑定到该值。示例 18-22 将在没有任何错误的情况下编译，因为 s 不会被移动到 _。
fn main() { let s = Some(String::from("Hello!")); if let Some(_) = s { println!("found a string"); } println!("{s:?}"); }
示例 18-22：使用下划线不会绑定该值
这段代码运行良好，因为我们从未将 s 绑定到任何东西；它没有被移动。
使用 .. 忽略值的剩余部分
对于具有许多部分的值，我们可以使用 .. 语法来使用特定部分并忽略其余部分，从而避免为每个忽略的值列出下划线。.. 模式会忽略值中我们没有在模式其余部分中显式匹配的任何部分。在示例 18-23 中，我们有一个 Point 结构体，它在三维空间中保存坐标。在 match 表达式中，我们只想操作 x 坐标并忽略 y 和 z 字段中的值。
fn main() { struct Point { x: i32, y: i32, z: i32, } let origin = Point { x: 0, y: 0, z: 0 }; match origin { Point { x, .. } => println!("x is {x}"), } }
示例 18-23：通过使用 .. 忽略 Point 的所有字段，但 x 除外
我们列出 x 值，然后只包含 .. 模式。这比必须列出 y: _ 和 z: _ 更快，特别是当我们在处理具有大量字段的结构体，而只有一两个字段相关的情况下。
语法 .. 将扩展到它需要的值的数量。示例 18-24 展示了如何在元组中使用 ..。
文件名：src/main.rs
fn main() { let numbers = (2, 4, 8, 16, 32); match numbers { (first, .., last) => { println!("Some numbers: {first}, {last}"); } } }
示例 18-24：仅匹配元组中的第一个和最后一个值并忽略所有其他值
在此代码中，第一个和最后一个值分别与 first 和 last 匹配。.. 将匹配并忽略中间的所有内容。
但是，使用 .. 必须明确。如果不清楚哪些值用于匹配，哪些值应该被忽略，Rust 会给我们一个错误。示例 18-25 展示了以不明确的方式使用 .. 的示例，因此它将无法编译。
文件名：src/main.rs
fn main() {
let numbers = (2, 4, 8, 16, 32);
match numbers {
(.., second, ..) => {
println!("Some numbers: {second}")
},
}
}示例 18-25：尝试以不明确的方式使用 ..
当我们编译这个示例时，我们会得到这个错误
$ cargo run
Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns)
error: `..` can only be used once per tuple pattern
--> src/main.rs:5:22
|
5 | (.., second, ..) => {
| -- ^^ can only be used once per tuple pattern
| |
| previously used here
error: could not compile `patterns` (bin "patterns") due to 1 previous error
Rust 不可能确定在将值与 second 匹配之前要忽略元组中的多少值，然后还要忽略多少进一步的值。这段代码可能意味着我们想忽略 2，将 second 绑定到 4，然后忽略 8、16 和 32；或者我们想忽略 2 和 4，将 second 绑定到 8，然后忽略 16 和 32；等等。变量名称 second 对 Rust 没有任何特殊含义，因此我们收到编译器错误，因为像这样在两个地方使用 .. 是不明确的。
带有匹配守卫的额外条件
匹配守卫 是一个附加的 if 条件，在 match 分支中的模式之后指定，该条件也必须匹配才能选择该分支。匹配守卫对于表达比单独的模式允许的更复杂的想法很有用。
该条件可以使用在模式中创建的变量。示例 18-26 展示了一个 match，其中第一个分支具有模式 Some(x)，并且还具有匹配守卫 if x % 2 == 0（如果该数字是偶数，则为 true）。
fn main() { let num = Some(4); match num { Some(x) if x % 2 == 0 => println!("The number {x} is even"), Some(x) => println!("The number {x} is odd"), None => (), } }
示例 18-26：向模式添加匹配守卫
此示例将打印 The number 4 is even。当将 num 与第一个分支中的模式进行比较时，它会匹配，因为 Some(4) 与 Some(x) 匹配。然后匹配守卫检查 x 除以 2 的余数是否等于 0，并且因为它是，所以选择了第一个分支。
如果 num 而是 Some(5)，则第一个分支中的匹配守卫将为 false，因为 5 除以 2 的余数为 1，不等于 0。然后 Rust 将转到第二个分支，该分支将匹配，因为第二个分支没有匹配守卫，因此匹配任何 Some 变体。
无法在模式中表达 if x % 2 == 0 条件，因此匹配守卫使我们能够表达这种逻辑。这种额外表达能力的缺点是，当涉及到匹配守卫表达式时，编译器不会尝试检查详尽性。
在示例 18-11 中，我们提到可以使用匹配守卫来解决我们的模式隐藏问题。回想一下，我们在 match 表达式中的模式内创建了一个新变量，而不是使用 match 外的变量。那个新变量意味着我们无法针对外部变量的值进行测试。示例 18-27 展示了如何使用匹配守卫来解决此问题。
文件名：src/main.rs
fn main() { let x = Some(5); let y = 10; match x { Some(50) => println!("Got 50"), Some(n) if n == y => println!("Matched, n = {n}"), _ => println!("Default case, x = {x:?}"), } println!("at the end: x = {x:?}, y = {y}"); }
示例 18-27：使用匹配守卫测试与外部变量的相等性
这段代码现在将打印 Default case, x = Some(5)。第二个匹配分支中的模式不会引入一个会隐藏外部 y 的新变量 y，这意味着我们可以在匹配守卫中使用外部 y。我们指定 Some(n)，而不是将模式指定为 Some(y)（这将隐藏外部 y）。这将创建一个新的变量 n，它不会隐藏任何内容，因为在 match 外部没有 n 变量。
匹配守卫 if n == y 不是一个模式，因此不会引入新的变量。这里的 y *是* 外层的 y，而不是一个新的被遮蔽的 y，我们可以通过比较 n 和 y 来查找与外层 y 具有相同值的值。
你也可以在匹配守卫中使用或运算符 | 来指定多个模式；匹配守卫条件将应用于所有模式。列表 18-28 展示了将使用 | 的模式与匹配守卫组合时的优先级。这个示例的重要部分是 if y 匹配守卫应用于 4、5 和 6，即使看起来 if y 好像只应用于 6。
fn main() { let x = 4; let y = false; match x { 4 | 5 | 6 if y => println!("yes"), _ => println!("no"), } }
列表 18-28：将多个模式与匹配守卫组合
匹配条件声明，只有当 x 的值等于 4、5 或 6 *且* y 为 true 时，该分支才会匹配。当这段代码运行时，第一个分支的模式匹配，因为 x 是 4，但匹配守卫 if y 为 false，所以没有选择第一个分支。代码移动到第二个分支，它确实匹配，这个程序打印 no。原因是 if 条件应用于整个模式 4 | 5 | 6，而不仅仅是最后一个值 6。换句话说，匹配守卫相对于模式的优先级表现为这样
(4 | 5 | 6) if y => ...
而不是这样
4 | 5 | (6 if y) => ...
运行代码后，优先级行为很明显：如果匹配守卫仅应用于使用 | 运算符指定的列表中的最后一个值，则该分支将匹配，并且程序将打印 yes。
@ 绑定
at 运算符 @ 允许我们在测试值是否匹配模式的同时创建一个变量来保存该值。在列表 18-29 中，我们想要测试 Message::Hello 的 id 字段是否在 3..=7 的范围内。我们还想将该值绑定到变量 id_variable，以便我们可以在与该分支关联的代码中使用它。我们可以将此变量命名为 id，与字段相同，但在此示例中，我们将使用不同的名称。
fn main() { enum Message { Hello { id: i32 }, } let msg = Message::Hello { id: 5 }; match msg { Message::Hello { id: id_variable @ 3..=7, } => println!("Found an id in range: {id_variable}"), Message::Hello { id: 10..=12 } => { println!("Found an id in another range") } Message::Hello { id } => println!("Found some other id: {id}"), } }
列表 18-29：使用 @ 在模式中绑定值，同时对其进行测试
此示例将打印 Found an id in range: 5。通过在范围 3..=7 之前指定 id_variable @，我们在测试该值是否匹配范围模式的同时，捕获了任何匹配该范围的值。
在第二个分支中，我们只在模式中指定了一个范围，与该分支关联的代码没有包含 id 字段实际值的变量。 id 字段的值可能是 10、11 或 12，但与该模式对应的代码不知道它是哪个。模式代码无法使用 id 字段的值，因为我们没有将 id 值保存在变量中。
在最后一个分支中，我们指定了一个没有范围的变量，我们确实可以在该分支的代码中使用名为 id 的变量中的值。原因是我们使用了结构体字段简写语法。但是我们没有像前两个分支那样对 id 字段中的值应用任何测试：任何值都将匹配此模式。
使用 @ 可以让我们在一个模式中测试值并将其保存在一个变量中。
总结
Rust 的模式在区分不同类型的数据方面非常有用。当在 match 表达式中使用时，Rust 确保你的模式覆盖每个可能的值，否则你的程序将无法编译。 let 语句和函数参数中的模式使这些构造更有用，可以在赋值给变量的同时将值解构为更小的部分。我们可以创建简单或复杂的模式来满足我们的需求。
接下来，在本书的倒数第二章中，我们将看看 Rust 的各种特性的一些高级方面。