Erlang 函数式编程之模式匹配(下)

模式匹配是 Erlang 的根基,它被用于从数据结构中提取值,控制函数内部的流程,在并行程序中给进程发消息,选择处理那些消息。

上篇只是简单描述了一点 Erlang 语言中模式匹配的基本用法——从数据结构中提取值,我们将在本篇深入模式匹配的一些根植于 Erlang 编程语言内部的用法。

case 表达式

case Expression of
      Pattern1 [when Cuard1] -> Seq1;
      Pattern2 [when Cuard2] -> Seq2;
...
end

case 的执行过程:首先执行 Experssion 表达式,假设其值为 Value,然后将 Value轮流与 Pattern1(可能会带有可选的关卡 Guard1)、Pattern2 等进行模式匹配,知道成功。一旦成功匹配,对应的表达式 Seq 就会执行,而 Seq 表达式的执行结果就是这个 case 表达式的值,若无 Pattern 匹配成功,将会发生异常错误。 此外 Erlang 进行异常处理的 try...catch 表达式基本相当于 case 表达式的加强版,在 case 之后加上 catch 和 after 就相当于 try...catch 表达式。

函数

% func.erl
-module(func).
-export([area/1]).

area({rectangle, Width, Height}) ->
    Width * Height;
area({square, Side}) ->
    Side * Side;
area({triangle, Bottom, Hight}) ->
    1/2 * Bottom * Hight;
area({circle, Radius}) ->
    3.1415 * Radius * Radius.

模块声明和导出声明在最前面,不是要讨论的内容所以这里略过。

如上面代码所示,在文件中声明了一个函数 area 用来求一些平面几何体的面积,他有以分号分隔的四个子句,最后的子句以句号加空格结束。每个子句都有一个头部和一个主体,两者用箭头(->)分隔。头部包含一个函数名,后接一个或多个模式,主体包含一个表达式。这些子句会在头部里的模式与调用函数的参数成功匹配时执行,而这些子句会根据他们在函数定义里出现的顺序进行匹配。

下面我将实际操作一下,首先新建 func.erl 文件如下:


func

写好代码,并保存之后,执行 $ erl 进入 Erlang 的 Shell 环境,执行 > c(func). 编译 Erlang 代码,如下图所示:

Result

我们看到,第 2、3、4、5 条命令,分别调用了 area/1 函数,并成功执行,但第 6、7 条却调用失败,并抛出了不匹配的异常错误,这说明函数调用也是一种模式匹配。

简单并发

客户端-服务器架构是 Erlang 的中心,这里的所谓的 CS 架构和我们平常理解的 CS 架构不太一样,在这里客户端和服务器这两个词是指这两种进程所扮演的角色:客户端总是通过向服务器发送一个请求来发起计算,而服务器计算后生成回复,然后发送一个响应给客户端。

% area_server
-module(area_server).
-export([init/0, area/2, loop/0]).

init() -> spawn(area_server, loop, []).

area (Pid, What) -> rpc(Pid, What).

% 封装了向服务器发送请求和等待响应的代码
rpc(Pid, Request) ->
    Pid ! {self(), Request},
    receive
        {Pid, Response} ->
            Response
    end.

loop() ->
    receive
        {From, {rectangle, Width, Height}} ->
            From ! {self(), Width * Height},
            loop();
        {From, {square, Side}} ->
            From ! {self(), Side * Side},
            loop();
        {From, {triangle, Bottom, Hight}} ->
            From ! {self(), 1/2 * Bottom * Hight},
            loop();
        {From, {circle, Radius}} ->
            From ! {self(), 3.1415 * Radius * Radius},
            loop()
    end.
基本的并发函数
  • Pid = spawn(Mod, Fun, Args)

创建一个新的并发进程来执行 apply(Mod, Fun, Args),这个新进程和调用进程(父进程)并列运行。spawn 返回一个 Pid(进程标识符)。

  • Pid ! Message

向进程标识符为 Pid 的进程发送消息 Message,消息的发送是异步的,发送方并不等待,而是会继续之前的工作。

  • receive...end

接收发送给某个进程的消息。
当某个消息到达该进程之后,系统会尝试将它与 receive 表达式中的各种模式分别匹配,若没有匹配的模式,消息就会被保存起来供以后处理,进程则开始等待下一条消息。

在这里将不会介绍并发编程的细节,因为主题是模式匹配,以后会详细解释。

那么运行一下上面的代码:

RUN
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