Scala 学习之路（十一）—— 模式匹配

一、模式匹配

Scala支持模式匹配机制，可以代替swith语句、执行类型检查、以及支持析构表达式等。

1.1 更好的swith

Scala不支持swith，可以使用模式匹配match...case语法代替。但是match语句与Java中的switch有以下三点不同：

• Scala中的case语句支持任何类型；而Java中case语句仅支持整型、枚举和字符串常量；
• Scala中每个分支语句后面不需要写break，因为在case语句中break是隐含的，默认就有；
• 在Scala中match语句是有返回值的，而Java中switch语句是没有返回值的。如下：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(x: Int) = x match {
    case 1 => "one"
    case 2 => "two"
    case _ if x > 9 && x < 100 => "两位数"   //支持条件表达式 这被称为模式守卫
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(1))   //输出 one
  println(matchTest(10))  //输出 两位数
  println(matchTest(200)) //输出 other
}

1.2 用作类型检查

object ScalaApp extends App {

  def matchTest[T](x: T) = x match {
    case x: Int => "数值型"
    case x: String => "字符型"
    case x: Float => "浮点型"
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(1))     //输出 数值型
  println(matchTest(10.3f)) //输出 浮点型
  println(matchTest("str")) //输出 字符型
  println(matchTest(2.1))   //输出 other
}

1.3 匹配数据结构

匹配元组示例：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(x: Any) = x match {
    case (0, _, _) => "匹配第一个元素为0的元组"
    case (a, b, c) => println(a + "~" + b + "~" + c)
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest((0, 1, 2)))             // 输出: 匹配第一个元素为0的元组
  matchTest((1, 2, 3))                      // 输出: 1~2~3
  println(matchTest(Array(10, 11, 12, 14))) // 输出: other
}

匹配数组示例：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest[T](x: Array[T]) = x match {
    case Array(0) => "匹配只有一个元素0的数组"
    case Array(a, b) => println(a + "~" + b)
    case Array(10, _*) => "第一个元素为10的数组"
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(Array(0)))          // 输出: 匹配只有一个元素0的数组
  matchTest(Array(1, 2))                // 输出: 1~2
  println(matchTest(Array(10, 11, 12))) // 输出: 第一个元素为10的数组
  println(matchTest(Array(3, 2, 1)))    // 输出: other
}

1.4 提取器

数组、列表和元组能使用模式匹配，都是依靠提取器(extractor)机制，它们伴生对象中定义了unapply或unapplySeq方法：

• unapply：用于提取固定数量的对象；
• unapplySeq：用于提取一个序列；

这里以数组为例，Array.scala定义了unapplySeq方法：

def unapplySeq[T](x : scala.Array[T]) : scala.Option[scala.IndexedSeq[T]] = { /* compiled code */ }

unapplySeq返回一个序列，包含数组中的所有值，这样在模式匹配时，才能知道对应位置上的值。

二、样例类

2.1 样例类

样例类是一种的特殊的类，它们被经过优化以用于模式匹配，样例类的声明比较简单，只需要在class前面加上关键字case。下面给出一个样例类及其用于模式匹配的示例：

//声明一个抽象类
abstract class Person{}

// 样例类Employee
case class Employee(name: String, age: Int, salary: Double) extends Person {}

// 样例类Student
case class Student(name: String, age: Int) extends Person {}

当你声明样例类后，编译器自动进行以下配置：

• 构造器中每个参数都默认为val；
• 自动地生成equals, hashCode, toString, copy等方法；
• 伴生对象中自动生成apply方法，使得可以不用new关键字就能构造出相应的对象；
• 伴生对象中自动生成unapply方法，以支持模式匹配。

除了上面的特征外，样例类和其他类相同，可以任意添加方法和字段，扩展它们。

2.3 用于模式匹配

样例的伴生对象中自动生成unapply方法，所以样例类可以支持模式匹配，使用如下：

object ScalaApp extends App {

  def matchTest(person: Person) = person match {
    case Student(name, _) => "student:" + name
    case Employee(_, _, salary) => "employee salary:" + salary
    case _ => "other"
  }

  println(matchTest(Student("heibai", 12)))        //输出: student:heibai
  println(matchTest(Employee("ying", 22, 999999))) //输出: employee salary:999999.0
}

参考资料

1. Martin Odersky . Scala编程(第3版)[M] . 电子工业出版社 . 2018-1-1
2. 凯.S.霍斯特曼 . 快学Scala(第2版)[M] . 电子工业出版社 . 2017-7

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