4-7. 控制結構 --match expression

如同在「Scala 的企圖心，也是它的特性 --Pattern Matching」中提到的，Scala 的 pattern match 的來源是來自於函數式語言的參數比對。

Match expression 有時會叫 pattern match，是一個非常繁雜的東西，在這裡我們無法全面將 match expression 講清楚，待一些相關的知識補足之後，我們會回頭再將說明仔細。本篇只會說明 match expression 的意義，以及大致的用法。

在「Scala 的企圖心，也是它的特性 --Pattern Matching」我們提及，pattern match 用在參數比對，找尋一個符合的 function 定義。
那時的例子我們定義一個 fib 函數，但依照參數不同，有不同的定義。同一個函數，有多個定義，這種方式通常會出現在純函數式語言，讓你用「比較像數學的方式」來定義函數。

在非純函數式語言，通常不使用同一函數多重定義的方式，而是在該函數定義中，直接對參數做分類，將符合的程式碼撰寫在比對之後。Scala 就是使用這樣的方式。

讓我們看例子會比較清楚。
原來在該文中，費伯納西數列的例子如下：

function fib(1) = 1
function fib(2) = 1
function fib(n) = fib(n - 1) + fib(n-2)

在 Scala 我們使用 match expression，將三個情況寫在同一個 function 中。
在 Scala 的對應程式碼如下

def fib(n: Int): Int = n match { // fib 因為使用到 recursion，所以 fib 函數需要宣告 return type
  case 1 => 1
  case 2 => 1
  case _ => fib(n - 1) + fib(n - 2)
}

我們仔細與前面 function fib 程式碼比對，是不是除了把三個函數寫在一起外，其他的部份幾乎一模一樣。
我們看實際執行情況

前面程式中的 n match {...} 就是 match expression。

Scala 中 match expression 的格式：var_name match {
case match_1 => match_1 相對應的程式碼
case match_2 => match_2 相對應的程式碼
....
case _ => 所有都會對應的程式碼
}

我們把 match expression 的重要部份，一個個說明如下

match expression 使用 var_name match 帶頭，後面加上一個使用大括號括起來的程式碼。該段程式碼由一個個 case 子句所構成。
一個 case 子句，代表一個比對。case 子句比對的對象，沒有限制一定是要整數，任何型態都可比對，甚至我們可以比對不同的型態。
上例中，最後一個 case，所對應的是 _，代表所有狀況都滿足。

underscore _ 我們之前曾經遇到過，用於變數的初始值，當時代表使用系統的初始資料。
underscore _ 是 Scala 的「預定萬用字元」，代表的意思就是那個「預定的東西」。用在 match expression 的意思是，所有的東西都與 _ underscore 符合。若以 Java switch 來看，就是那個「default」的 case。

match expression 比對的方式，是由第一個 case 開始比對起，一直往下比對，直到比對到一個符合的 case。找到符合的之後，就不會再比對之下的 case。
找到符合的 case，會執行對應的程式碼，然後結束。
若沒有找到符合的 case，會產生 MatchError。
Match expression 的 result value，是最後一個執行到的 statement，也就是符合的 case 子句的 result value。

範例：沒有符合 case 的情況，產生 MatchError

Match expression 不僅僅可以比較值，也可以根據不同的參數型態，做不同的事情。
範例

def f(x: Any) = x match {
  case n: Int => println("Int! n = " + n) // 若是 Int
  case s: String => println("String! s = " + s) // 若是 String
  case _ => println("Unknown! x = " + x)
}

實際執行情況

你若熟悉 Java 應會為上面的例子，感到震驚，實在是強了！

讓我們舉最後一個例子，同樣出現在「Scala 的企圖心，也是它的特性 --Pattern Matching」中。

假設你要寫一個 greeting 的功能

1. 對於你的好友 John 要說 "John 你好"
2. 對於女士要說 "Miss " + name + " 你好"
3. 對於男士要說 "Mr " + name + " 你好"
4. 對於鴨子要說 "呱呱"

當時函數式語言的舉例寫法

function greeting("John") = "John 你好"
function greeting(isMiss(name)) = "Miss " + name + " 你好"
function greeting(isMr(name)) = "Mr " + name + " 你好"
function greeting(duck: Duck) = "呱呱"

使用 Scala 我們會如何做呢，以下就是範例

//先準備 isMiss 與 isMr function
def isMiss(name: String) = name match {
  case "Mary" => true // 這裡我們只 demo Mary 是 Miss 的情況
  case _ => false
}
def isMr(name: String) = !isMiss(name)

// 定義 Duck class
class Duck 
// 定義 greeting
def greeting(x: Any) = x match {
  case "John" => "John 你好"
  case x: String if isMiss(x) => "Miss " + x + " 你好"
  case x: String if isMr(x) => "Mr " + x + " 你好"
  case duck: Duck => "呱呱"
}

//測試
println(greeting("John"))
println(greeting("Mary"))
println(greeting("Jason"))
println(greeting(new Duck()))

實際執行

執行結果，就如同我們想像的一樣，這個 match expression 真的不愧有殺手級的能力。想想看，如果使用 Java 要做到功能，你要花多少功夫？！

既然 match expression，這麼的強大，想當然爾，Java 的 swtich 就沒有留存的必要，所以，在 Scala 中很自然的被移除了。

這樣功能的 match expression 你滿意嗎？可是還沒完，match expression 還有更好用的能力，未來我們會更加詳述。

Scala - 釋迦樂，思家了

2011年5月6日星期五