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Swift有一個(gè)很好的特性，那就是模式匹配的擴(kuò)展。模式是用于匹配的規(guī)則值，如switch語句的case，do語句的catch子句，以及if、while、guard、for-in語句的條件。

例如，假設(shè)你想判斷一個(gè)整數(shù)是大于、小于還是等于零，你可以用if-else if-else語句，盡管這并不美觀：

let x = 10 
if x > 0 { 
print("大于零") 
} else if x < 0 { 
print("小于零") 
} else { 
print("等于零") 
} 

用switch語句會(huì)好很多，我理想的代碼是這樣：

// 偽代碼 
switch x { 
case > 0: 
print("大于零") 
case < 0: 
print("小于零") 
case 0: 
print("等于零") 
} 

但模式匹配默認(rèn)并不支持不等式。讓我們看看能不能改變這個(gè)現(xiàn)狀。為了使過程更加清晰，我先忽略>0的情況，用greaterThan(0)來代替它，過后我再來定義這個(gè)操作符。

擴(kuò)展模式匹配

Swift的模式匹配是基于~=操作符的，如果表達(dá)式的~=值返回true則匹配成功。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)自帶四個(gè)~=操作符的重載：一個(gè)用于Equatable，一個(gè)用于Optional，一個(gè)用于Range，一個(gè)用于Interval。這些都不符合我們的需求，盡管Range和Interval很接近了，關(guān)于它們你可以看這篇文章。

所以我們要實(shí)現(xiàn)我們自己的~=。這個(gè)方法的原型是：

func ~=(pattern: ???, value: ???) -> Bool 

我們知道這個(gè)方法必須返回一個(gè)Bool，那正是我們需要的，我們需要知道這個(gè)值是否匹配模式。接下來要問我們自己的是：參數(shù)的類型是什么？

對(duì)于值，我們可以使用Int，這正是我們?cè)谥暗睦又行枰?。但讓我們把它一般化，讓它能夠接受任何類型。在我們的情況里，模式形如greaterThan(001.png)或lessThan(001.png)。更一般化，模式應(yīng)該是一個(gè)方法，一個(gè)能夠?qū)⒅底鳛閰?shù)并返回true或false的方法。值的類型為T，所以模式的類型應(yīng)為T -> Bool：

func ~=(pattern: T -> Bool, value: T) -> Bool { 
return pattern(value) 
} 

現(xiàn)在我們需定義方法greaterThan和lessThan來創(chuàng)建模式。注意不要把模式greaterThan(0)中的0和我們想匹配的值混淆了。greaterThan的參數(shù)是模式的一部分，這個(gè)部分將在第二步中用到。舉個(gè)例子，greaterThan(0) ~= x和greaterThan(0)(x)是一樣的。

我們知道方法greaterThan(0)必須返回一個(gè)方法，這個(gè)方法要能接受一個(gè)值并返回Bool。所以greaterThan必須是一個(gè)方法，接受另一個(gè)值并返回之前方法。我們把參數(shù)限制成Comparable，為了能在實(shí)現(xiàn)中用Swift的>和<操作符：

func greaterThan(a: T) -> (T -> Bool) { 
return { (b: T) -> Bool in b > a } 
} 

這個(gè)方法接受一個(gè)參數(shù)，調(diào)用接受不止一個(gè)參數(shù)的方法并返回，像這樣的方法這被稱為Curried functions。(Swift的部分實(shí)例方法就是一種Curried functions）Swift提供了一種特別的語法用于Curried functions，正如它們的名字一樣形象。使用這種語法，我們的方法變成了這樣：

func greaterThan(a: T)(_ b: T) -> Bool { 
return b > a 
} 
func lessThan(a: T)(_ b: T) -> Bool { 
return b < a 
} 

這樣我們有了***個(gè)版本的switch語句：

switch x { 
case greaterThan(0): 
print("大于零") 
case lessThan(0): 
print("小于零") 
case 0: 
print("等于零") 
default: 
fatalError("不會(huì)發(fā)生") 
} 

很不錯(cuò)，但看看default，這個(gè)解決方案不能給編譯器任何提示進(jìn)行完整性檢查，所以我們不得不提供一個(gè)default。如果你確定模式覆蓋了每一個(gè)可能的值，在default下調(diào)用fatalError()是一個(gè)不錯(cuò)的主意，這表明這段代碼絕對(duì)不會(huì)執(zhí)行到。

自定義操作符

回想一開始的想法，以及那段偽代碼。理想情況下，我們想用>0和<0取代greaterThan(0)和lessThan(0)。

自定義操作符存在爭(zhēng)議，因?yàn)槠渌x者經(jīng)常不熟悉這些，它們降低了可讀性?；氐轿覀兊睦又?，類似greaterThan(0)則是完全可讀，所以完全可以認(rèn)為不需要自定義操作符。但同時(shí)，每個(gè)人都知道>0意味著什么。所以讓我們來嘗試一下，但正如我們將看到的，它不會(huì)很漂亮。

我們自定義的操作符是一元的——它們只有一個(gè)操作數(shù)。同時(shí)，它們是前置操作符(而不是后置，那種操作符在操作數(shù)后的)。在一元操作符和操作數(shù)之間不能有空格，因?yàn)镾wift用空格來區(qū)分一元和二元操作符。此外，<不允許用作前置操作符，我們只好用別的東西代替。(>允許前置，但不是允許后置)。

我建議我們使用~>和~<。雖然~>只是非常像箭頭并不理想，但波浪號(hào)暗示了模式匹配操作符~=。其他我可以想出的操作符(如>>和<<)則容易造成混淆。

9月25日更新：我從Nate Cook那了解到操作符~>在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中已經(jīng)存在。雖然它的實(shí)現(xiàn)都沒有公有，但Nate發(fā)現(xiàn)它是用來增加集合的索引。鑒于此，為一個(gè)完全不同的目的而使用相同的操作符可能不是一個(gè)好主意。你可以選個(gè)別的。

真正的實(shí)現(xiàn)并不重要。我們要做的就只是聲明操作符和實(shí)現(xiàn)方法，這些只是我們已有的方法greaterThan和lessThan的委托：

prefix operator ~> { } 
prefix operator ~< { } 
prefix func ~>(a: T)(_ b: T) -> Bool { 
return greaterThan(a)(b) 
} 
prefix func ~ Bool { 
return lessThan(a)(b) 
} 

這樣，我們的switch語句變成：

switch x { 
case ~>0: 
print("大于零") 
case ~<0: 
print("小于零") 
case 0: 
print("等于零") 
default: 
fatalError("不會(huì)發(fā)生") 
} 

再次提醒，操作符和操作數(shù)之間沒有空格。

這樣已是我們的極限，很接近原始計(jì)劃，但顯然并不***。

9月19日更新：Joseph Lord提醒我，Swift有一個(gè)類似的語法：

switch x { 
case _ where x > 0: 
print("大于零") 
case _ where x < 0: 
print("小于零") 
case 0: 
print("等于零") 
default: 
fatalError("不會(huì)發(fā)生") 
} 

這個(gè)語法，雖然它可能不像我們定制的解決方案那么簡(jiǎn)潔，但絕對(duì)足夠好，因?yàn)槟悴粦?yīng)該為這么一個(gè)簡(jiǎn)單的目的此創(chuàng)建一個(gè)自定義語法。然而，我們的解決方案是一般化的，能在不同的地方應(yīng)用。繼續(xù)往下看。

其他應(yīng)用

順便說一句，這里給出的解決方案是非常一般化的。我們重載的模式匹配操作符~=適用任何T類型和任何接受T類型返回Bool的方法。換句話說，我們的實(shí)現(xiàn)使得pattern ~= value和pattern(value)一樣好用。更進(jìn)一步，switch value { case pattern: ... }和 if pattern(value) { ... }一樣好用。

檢查數(shù)字奇偶性

舉幾個(gè)例子。首先，一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說明了其可應(yīng)用性，雖然其實(shí)際意義不大。假設(shè)你有一個(gè)方法isEven用來檢查數(shù)數(shù)字是不是偶數(shù)：

func isEven(a: T) -> Bool { 
return a % 2 == 0 
} 

現(xiàn)在：

switch isEven(x) { 
case true: print("偶數(shù)") 
case false: print("奇數(shù)") 
} 

可以變成：

switch x { 
case isEven: print("偶數(shù)") 
default: print("奇數(shù)") 
} 

注意default，下面的代碼無效：

switch x { 
case isEven: print("偶數(shù)") 
case isOdd: print("奇數(shù)") 
} 
// error: Switch must be exhaustive, consider adding a default clause 

匹配字符串

舉一個(gè)更實(shí)際的例子，假設(shè)你想要匹配一個(gè)字符串的前綴或后綴。我們先寫兩個(gè)方法hasPrefix和hasSuffix，它們接受兩個(gè)字符串，并檢查***個(gè)參數(shù)是否是第二個(gè)參數(shù)的前綴/后綴。這些只是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中String.hasPrefix和String.hasSuffix方法的變形，只是使參數(shù)有一個(gè)方便的順序(前綴/后綴***，完整的字符串第二)。如果你經(jīng)常使用Partial Applied Function（偏應(yīng)用方法，缺少部分參數(shù)的方法）并將它們傳遞給其他方法，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你常常需要重復(fù)出現(xiàn)參數(shù)來符合被調(diào)用方法的參數(shù)。煩人，但這不難。

func hasPrefix(prefix: String)(value: String) -> Bool { 
return value.hasPrefix(prefix) 
} 
func hasSuffix(suffix: String)(value: String) -> Bool { 
return value.hasSuffix(suffix) 
} 

現(xiàn)在我們可以這樣，在我看來這很容易閱讀了：

let str = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ" 
switch str { 
case hasPrefix("B"), hasPrefix("C"): 
print("以B或C開頭") 
case hasPrefix("D"): 
print("以D開頭") 
case hasSuffix("Z"): 
print("以Z結(jié)尾") 
default: 
print("其他情況") 
} 

結(jié)論

為了解決我們最初的問題，我們提出了一個(gè)一般化的解決方案，它可以解決很多不同的問題。我發(fā)現(xiàn)這種情況經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)你將方法看作值來傳遞，它可以用在你通常想不到的地方。這是函數(shù)式編程改進(jìn)可組合性這一說法背后的核心概念之一。

擴(kuò)展Swift的模式匹配系統(tǒng)，使其有了新的功能，無論是對(duì)于內(nèi)置類型還是自定義類型，都是極其強(qiáng)大的。一如既往，注意不要把它擴(kuò)展太多。即使一個(gè)自定義的語法看上去比保守的解決方案更為干凈，但對(duì)于那些不熟悉它的人它使代碼更加難讀了。