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【Rust自学】6.3. 控制流运算符-match

news 来源：原创 2025/5/16 22:40:09

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6.3.1. 什么是match

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

将match表达式想象为硬币分类机：硬币沿着带有不同大小孔的轨道滑下，每枚硬币都会从它遇到的第一个适合的孔落下。以同样的方式，值会遍历match中的每个模式，并且在第一个模式中值“适合”，该值落入要在执行期间使用的关联代码块中。

6.3.2. match的应用

来看个例子：编写一个函数，接受一枚未知的美国硬币，并以与计数机类似的方式确定它是哪种硬币并返回其价值（以美分为单位）。

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关键字后跟一个表达式，在本例中是值 coin 。这看起来与if中使用的条件表达式非常相似，但有一个很大的区别：if 的条件需要布尔值，但match可以是任何类型。本例中的coin类型是我们在第一行定义的Coin枚举。
然后是花括号，花括号里有4个分支(英文叫arm)，每个分支都是由待匹配的模式和它对应的代码来组成的。第一个分支Coin::Penny => 1,就使用Coin::Penny作为它的模式，中间的=>分隔模式和要运行的代码，这里要运行代码就是值：1，也就是返回1这个值。不同的分支之间使用,隔开。
match表达式执行时会把match后的表达式，在这里是coin，从上到下依次与里面的分支进行比较，如果模式与值匹配，则执行与该模式关联的代码。如果该模式与值不匹配，则继续执行下一个分支。匹配成功的分支所对应的代码表达式会作为整个match表达式的值进行返回。
比如说match匹配到5美分，也就是Coin::Nickel上了，那么整个表达式的值就是5。又因为match表达式是value_in_cents这个函数中的最后一个表达式，所以它的值，也就是5，会作为函数的返回值。
这里因为每个分支对应的代码都很简单，所以用=>就可以了，但如果一个分支对应的是多行代码，就需要用花括号把多行代码括起来。如下例：

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

匹配的分支可以绑定到被匹配对象的部分值，通过这个功能，就可以从枚举类型的变体中提取值。

看个例子：一位朋友正在尝试收集全部 50 个州 25 美分。当我们按硬币类型对零钱进行分类时，我们还会标出与每个25美分相关的州名称（美国州太多了，这里就只写了Alabama和Alaska这两个州）

#[derive(Debug)] // 便于打印调试 
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));  
}

让25美分硬币（以下都叫Quarter）所对应的Coin里的变体，也就是Coin::Quarter给关联一个数据，它关联的数据就是上面的这个枚举类型UsState。
在value_in_cents函数里也需要对Quarter所在的分支稍微修改一下，匹配模式从Coin::Quarter修改到Coin::Quarter(state),意思就是把Coin::Quarter所关联的值绑定到state这个变量上，在后面的代码块里面就可以使用state这个变量，把Coin::Quarter所关联的值取出来进行使用。
在某些情境下，Coin::Quarter所关联的值可能用不上，这时候就可以用通配符_代表不关心里面的内容:Coin::Quarter(_)
在main函数里先声明了一个c变量，存的是Coin::Quarter(UsState::Alaska)。也就是存储了Coin::Quarter这个变体，然后其关联的值的是UsState::Alaska这个变体。最后又调用了一下value_in_cents函数。

看看输出效果：

State quarter from Alaska!
25

6.3.4. 匹配`Option<T>`

就以上一篇文章最后的代码例来做分析：

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不为None，就解包，把Some所关联的值绑定到value上，返回x + value的值
如果y为None，就只返回x的值

6.3.5. match匹配必须穷举所有可能

Rust要求match覆盖到所有的可能性，这样才能保证代码的安全有效。

以上一个代码为基础稍作修改：

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:571:1|
571 | pub enum Option<T> {| ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
...
575 |     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捕捉到了None这个可能性没有被覆盖的错误，所以报错。把处理None的分支加上就没问题了。

如果可能性太多或者不想处理其中一些可能性，这个时候就可以使用通配符_。

6.3.6. 通配符

首先要把想处理的分支照常写上，其他的使用通配符_代替即可。

看例子：v是一个u8类型的变量，判断v是否是0

use rand::Rng;  // 使用外部库
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个数256种可能，使用match自然是不可能每个数都写一个分支，所以，就可以为0写一个分支，其他的使用通配符_来代替。

输出：

136
not zero

【Rust自学】6.3. 控制流运算符-match

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