Scala的模式匹配机制

Scala强大的模式匹配机制，可以应用在switch语句、类型检查以及“析构”等场合。样例类对模式匹配进行了优化。

更好的switch

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var sign = ...val ch: Char = ... ch match { case '+' => sign = 1 case '-' => sign = -1 case _ => sign = 0}

上面代码中，case _模式对应于switch语句中的default，能够捕获剩余的情况。如果没有模式能匹配，会抛出MatchError。而且不像常见的switch语句，在一种模式匹配之后，需要使用break来声明分支不会进入下一个分支。match是表达式，不是语句，所以是有返回值的，故可将代码简化：

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sign = ch match { case '+' => 1 case '-' => -1 case _ => 0 }

match表达式中可以使用任何类型。模式总是从上往下进行匹配。

守卫

看代码就好，与if表达式的守卫相同作用：

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ch match { case '+' => sign = 1 case '-' => sign = -1 case _ if Character.isDigit(ch) => digit = Character.digit(ch, 10) case _ => sign = 0}

模式中的变量

如果在case关键字后跟着一个变量名，那么匹配的表达式会被赋值给那个变量。case _是这个特性的一个特殊情况，变量名是_。

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"Hello, world" foreach { c => println ( c match { case ' ' => "space" case ch => "Char: " + ch } )}

经过我的尝试，在如果变量名是_，那么在=>后使用_是不行的。

在模式中使用变量可能会与常量冲突。

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import scala.math._x match { case Pi => ... ...}

在上面的代码中，要如何判断Pi这个标志符是一个用来匹配的常量还是模式中的变量？规则是：变量比需要以小写字母开始。如果有常量是小写字母开头的，那么需要用反引号将常量名包起来：

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import java.io.File._ str match { case `pathSeparator` => ... ... }

类型模式

相比使用isInstanceOf来判断类型，使用模式匹配更好。

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obj match { case x: Int => x case s: String => Integer.parseInt(s) case _: BigInt => Int.MaxValue case _ => 0}

在匹配类型时，需要使用一个变量名，否则就是使用对象本身来进行匹配了。

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obj match { case _: BigInt => Int.MaxValue // 匹配任何类型为BigInt的对象 case BigInt => -1 // 匹配类型为Class的BigInt对象 }

因为匹配是发生在运行期的，而且JVM中泛型的类型信息会被擦掉，因此不能使用类型来匹配特定的Map类型（大部分集合类型也都不可以吧）：

12	case m: Map[String, Int] => ... // 不行case m: Map[_, _] => ... // 匹配通用的Map，OK

但对于数组来说，类型信息是完好的，所以可以在Array上匹配。

匹配数组、列表和元组

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arr match { case Array(0) => "0" // 匹配包含0的数组 case Array(x, y) => x + " "　＋ y // 匹配任何带有两个元素的数组，并将元素绑定到x和y case Array(0, _*) => "0 ..." // 匹配任何以0开始的数组 case _ => "something else" }

下面的模式匹配，功能与上面的代码是一样的，不过将数组换成了列表。

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lst match { case 0 :: Nil => "0" case x :: y :: Nil => x + " " + y case 0 :: tail => "0 ..." case _ => "something else"}

与上面两个例子差不多，模式匹配也可以使用在元组上。注意到变量将会被绑定到这三种数据结构的不同部分上，这种操作被称为“析构”。

提取器

在上一节中，使用模式匹配来对数组、列表和元组进行了匹配，在这个过程的背后的是提取器（extractor）机制。使用unapply来提取固定数量的对象，使用unapplySeq来提取一个序列。在前面的代码 case Array(0, x) => ...中， Array(0, x)部分实际上是使用了伴生对象中的提取器，实际调用形式是： Array.unapplySeq(arr)。根据Doc，提取器方法接受一个Array参数，返回一个Option。正则表达式是另一个适用提取器的场景。正则有分组时，可以用提取器来匹配分组：

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val pattern = "([0-9]+) ([a-z]+)".r "99 bottles" match { case pattern(num, item) => ... }

变量声明中的模式

在变量声明中的模式对于返回对偶（更广一点也可以用在元组上吧？）的函数来说很有用。

123	val (x, y) = (1, 2)val (q, r) = BigInt(10) /% 3 // 返回商和余数的对偶val Array(first, second, _*) = arr // 将第一和第二个分别给first和second

for表达式中的模式

这一部分的内容多在介绍for表达式时提过了，不过当时并没有意识到使用的是模式。

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import scala.collection.JavaConversions.propertiesAsScalaMap for ((k, v) <- System.getProperties()) // 这里使用了模式 println(k + " -> " + v) for ((k, "") <- System.getProperties()) // 失败的匹配会被忽略，所以只打印出值为空的键 println(k)

样例类

样例类是种特殊的类，经过优化以用于模式匹配。

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abstract class Amount// 继承了普通类的两个样例类case class Dollar(value: Double) extends Amountcase class Currency(value: Double, unit: String) extends Amount // 样例对象case object Nothing extends Amount

使用：

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amt match { case Dollar(v) => "$" + v case Currency(_, u) => "Oh noes, I got " + u case Nothing => "" // 样例对象没有() }

在声明样例类时，下面的过程自动发生了：

构造器的每个参数都成为val，除非显式被声明为var，但是并不推荐这么做；

在伴生对象中提供了apply方法，所以可以不使用new关键字就可构建对象；

提供unapply方法使模式匹配可以工作；

生成toString、equals、hashCode和copy方法，除非显示给出这些方法的定义。

除了上述之外，样例类和其他类型完全一样，方法字段等。

copy方法和带名参数

样例类的copy方法创建一个与现有对象相同的新对象。可以使用带名参数来修改某些属性：

123	val amt = Currency(29.95, "EUR")val price = amt.copy(values = 19.95)val price = amt.copy(unit = "CHF")

case语句中的中置表示法

如果unapply方法产出一个对偶，则可以在case语句中使用中置表示法。对于有两个参数的样例类，可以使用中置表示法。

1	amt match { case a Currency u => ... } // 等于case Currency(a, u)

这个特性的本意是要匹配序列。举例，List对象要么是Nil，要么是样例类::。所以可以：

1	lst match { case h :: t => ... } // 等同于case ::(h, t)，调用::.unapply(lst)

多个中置表达式放在一起时会比普通的形式更加易读。

匹配嵌套结构

这个解释起来有点绕。

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abstarct class Item case class Article(description: String, price: Double) extends Item case class Bundle(description: String, price: Double, items: Item*) extends Item Bundle("Father's day special", 20.0, Article("Scala for the Impatient", 39.95), Bundle("Anchor Distillery Sampler", 10.0, Article("Old Potrero Straight Rye Whisky", 79.95), Article("Junipero Gin", 32.95) ) )

模式可以匹配到特定的嵌套：

1	case Bundle(_, _, Article(descr, _), _*) => ...

上面的代码中descr这个变量被绑定到第一个Article的description。另外还可以使用@来将值绑定到变量：

1 2	// art被绑定为第一个Article，rest是剩余的Item序列 case Bundle(_, _, art @ Article(_, _), rest @ _*) => ...

下面是个使用了模式匹配来递归计算Item价格的函数。

实际应用

1234	def price(it: Item): Double = it match { case Article(_, p) => p case Bundle(_, disc, its @ _*) => its.map(price _).sum - disc}

密封类

当使用样例类来做模式匹配时，如果要让编译器确保已经列出所有可能的选择，可以将样例类的通用超类声明为sealed。密封类的所有子类都必须在与该密封类相同的文件中定义。如果某个类是密封的，那么在编译期所有的子类是可知的，因而可以检查模式语句的完整性。让所有同一组的样例类都扩展某个密封的类或特质是个好的做法。

模拟枚举

可以使用样例类来模拟枚举类型：

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sealed abstract class TrafficLightColor case object Red extends TrafficLightColor case object Yellow extends TrafficLightColor case object Green extends TrafficLightColor color match { case Red => "stop" case Yellow => "hurry up" case Green => "go" }

Option类型

Option类型用来表示可能存在也可能不存在的值。样例子类Some包装了某个值，而样例对象None表示没有值。Option支持泛型。

1234	scores.get("Alice") match { case Some(score) => println(score) case Nome => println("No score")}

偏函数（L2）

被包在花括号内的一组case语句是一个偏函数。偏函数是一个并非对所有输入值都有定义的函数，是PartialFunction[A, B]类的一个实例，其中A是参数类型，B是返回类型。该类有两个方法：apply方法从匹配的模式计算函数值；isDefinedAt方法在输入至少匹配其中一个模式时返回true。

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val f: PartialFunction[Char, Int] = { case '+' => 1; case '-' => -1 } f('-') // 返回-1 f.isDefinedAt('0') // false f('0') //抛出MatchError