要不要试试自定义模式匹配

能不能把一件事情做好,很大程度取决于人的自我驱动力。这一点对于程序员尤其明显,因为解决一个问题的办法有很多种,可以粗糙一些,也可以惊艳一些。但我想对于实现者自己和旁观者而言都会更欣赏惊艳的方案,我们今天要说的话题就涉及到方案的选择。

我们要解决一个什么样的问题

如果我们判断一个数字是正数、负数还是零。我们可以这样做

let x = 10
if x > 0 {
    print("positive")
} else if x < 0 {
    print("negative")
} else {
    print("zero")
}

但有人就是认为这样做非常不爽,他一定希望是这样做:

switch x {
case > 0:
    print("positive")
case < 0:
    print("negative")
case 0:
    print("zero")
}

但是这样做是无法编译通过的。这就是我们今天要解决的问题--扩展模式匹配,让swift能够支持这种方式。

第一步确定~=方法的形式

swift的模式匹配是基于操作~=的,~=返回true则表达匹配成功,所以我们可以首先确认我们的重载~=的基本形式应该是这样的。

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

我在另外一篇内容中详细介绍了模式匹配pattern、pattern-matching和value binding具体是啥意思?

接下来一步我们需要确定我们选用的参数类型,也就是代码片段中 ??? 描述的部分。虽然我们的需求是用来进行整数的判断,但实际上,我们更期望将方法泛型化以支持更多的类型,value是一个需要带比较的参数值,而patten则是一个闭包,用来实现对value的模式匹配。所以我们的方法形式可以确定为:

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

第二步设计模式匹配

现在我们需要用两个func来实现我们的模式:greaterThan(0) 和 lessThan(0),这里需要强调的是
greaterThan(0)是一个func,而不是一个函数调用,0是函数的一部分而不是参数,greaterThan(0)函数会接收一个参数 x,并与0进行比较,来判断x的性质。所以调用方式应该是这样的greaterThan(0)(x).

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

func lessThan<T : Comparable>(a: T) -> (T -> Bool) {
    return { (b: T) -> Bool in b < a }
}

我们让greaterThan函数返回一个(T -> Bool)类型的函数,这样我们每次给greaterThan传一个参数就会获得一个新的函数,例如:greaterThan(0)、greaterThan(1)都是一个新的函数。

现在,我们已经得到可以工作的代码了。

let x = 10
switch x {
case greaterThan(0):
    print("positive")
case lessThan(0):
    print("negative")
case 0:
    print("zero")
default:
    fatalError("Should be unreachable")
}

定制操作符

虽然我们重载后的~=方法以及定义的模式已经可以正常工作了,但是表达形式上和我们的期望还有差距,我们需要进一步定制操作符。用类似>符号来替换greaterThan(0)。在定制操作符的时候,我们有两个问题需要思考。

  • 重载操作符很可能会降低代码的可读性,比方说 case > 0:远没有greaterThan(0)清晰易懂。
  • 我们目前需要的是一元操作符,而swift不允许 <成为prefix操作符。

所以我们重新选择了操作符方案,我们使用~> ~<两个操作符分别表示 大于 和 小于。于是我们可以这样重载操作符。

prefix operator ~> { }
prefix operator ~< { }

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

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

妥,在我们持续不断的努力下,我们终于实现了我们最开始的目标:

switch x {
case ~>0:
    print("positive")
case ~<0:
    print("negative")
case 0:
    print("zero")
default:
    fatalError("Should be unreachable")
}

在原文中,还进一步介绍了泛型~=的好处,我这里就不一一列举了,欢迎大家阅读原文。我这里没有进行逐句的翻译,是自己重新组织了内容,如果有错误,欢迎给我留言,不胜感激。

参考内容:
Custom Pattern Matching

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