解释模式匹配和开关

I have been trying to explain the difference between switch statements and pattern matching(F#) to a couple of people but I haven't really been able to explain it well..most of the time they just look at me and say "so why don't you just use if..then..else".

你要怎么跟他们解释？

编辑! 感谢每个人的伟大的答案，我真的希望我可以标记多个正确的答案。

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小开

也许你可以用字符串和正则表达式来做一个类比？您描述您正在寻找的 什么，并让编译器自己计算出 怎么做。它使您的代码更加简单和清晰。

顺便说一句，我发现模式匹配最有用的地方是它鼓励好习惯。我处理的角落案件 第一，很容易检查，我涵盖了每个案件。

小开
最佳答案

我以前是“那些人”中的一员，我不知道有没有一种简洁的方式来总结为什么模式匹配是如此美味。这是经验之谈。

回想当初，我只看了一眼模式匹配，以为它是一个美化了的 switch 语句，我认为自己没有使用代数数据类型(元组和有区别的联合)编程的经验，也没有看到模式匹配既是一个控制结构 还有，又是一个绑定结构。现在我已经用 F # 编程，我终于“明白了”。模式匹配的酷是由于函数式编程语言中的一些特性的融合，因此对于外部观察者来说，欣赏这些特性是非常重要的。

在关于语言和 API 设计的两部分博客系列的第二部分中，我试图总结模式匹配为什么有用的一个方面; 请参阅 第一部分和 第二部分。

小开

我第一时间想到的是:

  1. 编译器可以判断您是否没有覆盖匹配中的所有可能性
  2. 您可以使用匹配作为赋值
  3. 如果您有一个受歧视的联合，那么每个匹配项可以有不同的“类型”
小开

模式提供了一种小型语言来描述要匹配的值的结构。结构可以是任意深度的，您可以将变量绑定到结构化值的某些部分。

这使得你可以非常简洁地写东西。你可以用一个小例子来说明这一点，例如一个简单类型的数学表达式的导数函数:

type expr =
| Int of int
| Var of string
| Add of expr * expr
| Mul of expr * expr;;


let rec d(f, x) =
match f with
| Var y when x=y -> Int 1
| Int _ | Var _ -> Int 0
| Add(f, g) -> Add(d(f, x), d(g, x))
| Mul(f, g) -> Add(Mul(f, d(g, x)), Mul(g, d(f, x)));;

此外，由于模式匹配是静态类型的静态构造，编译器可以(i)验证是否覆盖了所有情况(ii)检测到永远无法匹配任何值的冗余分支(iii)提供非常有效的实现(包括跳转等)。

小开

开关是两个前轮。

模式匹配就是整辆车。

小开

节选自 这篇博客文章:

与 switch 语句和方法分派相比，模式匹配有几个优势:

  • 模式匹配可以作用于 int, 浮动、字符串和其他类型 以及物品。
  • 模式匹配可以作用于多个 同时拥有不同的价值观: 平行模式匹配方法 调度和切换仅限于单个 价值，例如「这个」。
  • 模式可以嵌套，允许 对任意树木进行调度 方法调度和切换受到限制 非嵌套的情况下。
  • 或者-模式允许子模式 方法分派只允许 当方法来自 碰巧共享一个基类的类 否则，您必须手动 把共性分解成 单独的函数(给它一个 名称) ，然后手动插入调用 从所有适当的地方到你的 不必要的功能。
  • 模式匹配提供了冗余 检查捕捉错误。
  • 嵌套和/或并行模式 属性为您优化匹配 F # 编译器。面向对象等价物必须 经常用手写 手工重新优化 发展，这是令人望而却步的 单调乏味，容易出错 产品质量的 OO 代码倾向于 相比之下非常慢。
  • 主动模式可以让你注射 自定义分派语义。
小开

OCaml 中的模式匹配，除了在上面描述的几种方式中提到的更具表现力之外，还提供了一些非常重要的静态保证。编译器将为您证明您的模式匹配语句所包含的案例分析是:

  • 详尽无遗(不遗漏任何个案)
  • 非冗余(没有因为被前一个用例抢占而永远不能命中的用例)
  • 声音(没有给定有问题的数据类型的不可能的模式)

这可是件大事。当您第一次编写程序时，它非常有用，当您的程序正在进化时，它非常有用。如果使用得当，match 语句使可靠地更改代码中的类型变得更加容易，因为类型系统会将您指向损坏的 match 语句，这是一个很好的指示器，指示您需要修复代码的位置。

小开

元组有“ ,”和变体有 Ctor 参数. . 这些是构造函数，它们创建东西。

模式是破坏者，它们将其撕裂。

它们是双重概念。

为了更有力地说明这一点: 元组或变量的概念不能仅仅由其构造函数来描述: 析构函数是必需的，或者您创建的值是无用的。正是这些双重描述定义了一个价值。

通常我们将构造函数视为数据，将析构函数视为控制流。变量析构函数是交替分支(许多分支中的一个) ，元组析构函数是并行线程(所有分支都是许多线程)。

这种并行性在以下操作中很明显

(f * g) . (h * k) = (f . h * g . k)

如果考虑通过函数流动的控制，元组提供了一种将计算拆分为并行控制线程的方法。

从这个角度来看，表达式是组合元组和变量以形成复杂数据结构的方法(想想 AST)。

模式匹配是组成析构函数的方法(再想想 AST)。

小开

If-Else (或 switch)语句是关于根据手边值的 物业选择不同的方法来处理值(输入)。

模式匹配是定义如何处理一个给定的 结构值(还要注意，单一的大小写模式匹配是有意义的)。

因此，模式匹配更多的是解构值而不是做出选择，这使得它们成为定义归纳结构(递归联合类型)上的(递归)函数的一种非常方便的机制，这就解释了为什么它们在诸如 Ocaml 等语言中被如此广泛地使用。

PS: 您可能从模式匹配和 If-Else“模式”在数学中的特别使用中知道它们;

“ if x has property A then y else z”(If-Else)

“ p1. . pn 中的某个术语，其中... . 是 x. . 的素数分解”((单例)模式匹配)


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