CppCon 2015 学习:Simple, Extensible Pattern Matching in C++14

什么是 Pattern Matching（模式匹配）

❝ 模式匹配就是一种“描述式”的写法，不需要你手动判断、提取数据，而是直接描述你希望的数据结构是什么样子，系统自动判断并提取。❞

你给的定义拆解：

✴ Instead of explicitly extracting and testing…

传统写法是这样的：

if (shape.type == "circle") {double r = shape.radius;// do something
} else if (shape.type == "rectangle") {double w = shape.width;double h = shape.height;// do something
}

这种方式需要你先判断类型，再显式地提取数据成员。这就是“explicitly extracting and testing”。

Pattern Matching 改写为：

match shape {Circle(r) => { /* use r directly */ },Rectangle(w, h) => { /* use w and h directly */ },
}

你直接描述想要的结构，比如一个 Circle(r)，系统就会帮你提取 r，而不需要你去“访问属性”。
你也可以把它想象成这样：

正则表达式	模式匹配
匹配文本结构	匹配数据结构
提取子串	提取子字段
(\d+)-(\w+)	Rectangle(w, h)
if (x matches pattern)	match x { pattern => ... }

总结一句话

模式匹配 = 数据结构的“正则表达式”

它让你声明你想要的数据形状，并在匹配时自动提取内容并处理。

这是一个 经典的 C++ switch-case 语句例子，它展示了 在运行时对整型变量 i 进行分支匹配的能力。下面是对这段代码的逐行解释：

原始代码：

switch (i) {case 1:std::cout << "one";break;case 2:std::cout << "two";break;case 3:std::cout << "three";break;default:std::cout << "unknown";
}

代码含义：

• switch (i)：根据变量 i 的值，进入匹配的分支。
• case 1:：如果 i == 1，输出 “one”。
• case 2:：如果 i == 2，输出 “two”。
• case 3:：如果 i == 3，输出 “three”。
• default:：如果不匹配任何 case，输出 “unknown”。

特点：

特性	说明
运行时匹配	编译时无法确定分支走向，必须等 i 的值在运行时才知道。
整型值支持	传统 switch 只支持 int 或 enum 类型。
手动 break	每个分支后需要加 break 防止“贯穿执行”到下一个 case。
default 备选	default 分支相当于“else”逻辑。

类比模式匹配（Pattern Matching）

switch 是一种最基础的“模式匹配”形式，但功能非常有限：

特性	switch	模式匹配（如 Rust）
支持数据结构	仅支持整数值匹配	支持结构体/枚举/元组等
自动提取字段	不能	自动解构（如 Point(x, y)）
表达式形式	语句形式，不能直接赋值	可作为表达式返回值

这段 Haskell 代码是关于 模式匹配（Pattern Matching） 和 元组 / 列表的分解式函数定义，下面是对每一部分的详细解释和理解：

一、函数定义：提取三元组中的元素

first :: (a, b, c) -> a
first (x, _, _) = x

• 类型签名 :: (a, b, c) -> a 表示：函数 first 接收一个三元组 (a, b, c)，返回其中的第一个元素 a。
• (x, _, _) = x 使用模式匹配提取第一个值，忽略其他两个（用 _ 表示不关心）。
  类似的：

second :: (a, b, c) -> b
second (_, y, _) = y
third :: (a, b, c) -> c
third (_, _, z) = z

这些函数从三元组中提取第二、第三个元素。

二、列表分析函数 describeList

describeList :: [a] -> String
describeList xs = "The list is " ++ case xs of[]   -> "empty."[x]  -> "a singleton list."xs   -> "a longer list."

类型说明：

• :: [a] -> String 表示该函数接收一个任意类型元素的列表，返回一个 String 描述。

逻辑说明：

• case xs of 使用 模式匹配 来分析 xs 的结构：

  模式	匹配条件	返回文本
  []	空列表	"empty."
  [x]	只包含一个元素的列表	"a singleton list."
  xs（默认）	多于一个元素的列表	"a longer list."

示例：

describeList []         -- "The list is empty."
describeList [42]       -- "The list is a singleton list."
describeList [1,2,3]    -- "The list is a longer list."

三、总结

概念	说明
模式匹配（Pattern Matching）	Haskell 的核心特性，可在函数参数、case 表达式中直接分解数据结构。
元组分解	(x, _, _) 形式表示从三元组中提取出想要的元素。
列表匹配	[], [x], xs 等用于分别匹配空列表、单元素列表、多元素列表。
表达式匹配 + 拼接	使用 ++ 拼接字符串，用 case 对输入做结构匹配判断并产生不同返回值。

你给出的这段代码是 Rust 中 模式匹配（match） 的典型用法。下面是对它的完整解释：

代码回顾

let x = 1;
match x {1 | 2 => println!("one or two"), 3 => println!("three"),_ => println!("anything"), 
}

逐行解释

let x = 1;

• 这行代码定义了一个变量 x，它的值为 1。

match x { ... }

这是 Rust 中的 模式匹配结构，类似于其他语言中的 switch，但更强大。
Rust 的 match 表达式根据变量的值与不同的 模式（patterns） 进行匹配，一旦匹配成功，就执行对应的代码块。

分支解释：

1 | 2 => println!("one or two"),

• 1 | 2 表示：如果 x 是 1 或 2，就执行这一分支。
• | 是逻辑“或”的模式匹配用法（不是布尔操作）。

3 => println!("three"),

• 当 x == 3 时匹配这个分支。

_ => println!("anything"),

• _ 是通配符，表示“其他任何情况”。
• 如果 x 不是 1、2 或 3，就会匹配这个分支。

本例中运行结果

由于 x = 1，因此匹配第一个分支：

one or two

总结

结构	说明
match	用于模式匹配变量的值
`	`	匹配多个值中的任一个
_	匹配所有未被显式列出的情况
=>	分支体开始

小技巧

• match 在 Rust 中是表达式（expression），所以它可以返回值。
• 分支是穷尽性匹配，编译器会强制你覆盖所有可能性，或使用 _ 兜底。
• match 也可以解构结构体、枚举、元组、引用等，功能非常强大。

这段 Rust 代码展示了 模式匹配（pattern matching） 在元组（tuple）上的用法。我们来逐步理解它：

原始代码

let tup = (1, 0);
match tup {(0, 0) => println!("both zero"),(x, 0) => println!("{} and zero", x),(0, y) => println!("zero and {}", y),_      => println!("did not match"),
}

变量定义

let tup = (1, 0);

• 创建了一个元组变量 tup，其值是 (1, 0)。

match 分支解析

Rust 的 match 会从上到下尝试匹配每个模式：

① (0, 0) => println!("both zero")

• 匹配元组两个元素都是 0 的情况。
• 当前是 (1, 0)，不匹配。

② (x, 0) => println!("{} and zero", x)

• 匹配元组第二个元素为 0，第一个元素任意（绑定为 x）。
• 当前是 (1, 0)，匹配成功。
• 执行：println!("{} and zero", x)，输出：

1 and zero

匹配成功后，match 结构结束，不会继续匹配下面的分支。

③ (0, y) => println!("zero and {}", y)

• 匹配第一个是 0，第二个任意的元组。
• 当前不匹配，因此不会执行。

④ _ => println!("did not match")

• _ 是通配符：匹配所有未匹配到的情况。
• 本例中没走到这一分支。

运行结果

1 and zero

小结

模式	含义	匹配 (1, 0) 吗？
(0, 0)	两个都是 0	否
(x, 0)	第二个是 0，第一个绑定为 x	是
(0, y)	第一个是 0，第二个绑定为 y	否
_	其他任何情况（兜底）	不会执行
如果你想学习更多 Rust 中的模式匹配技巧，例如：

• 匹配结构体和枚举
• 使用 match guard（例如 if x > 0）
• 模式绑定的细节（如 @ 绑定）

这段 Rust 代码展示了如何使用 枚举（enum）和模式匹配（match） 来处理不同类型的消息（Message）。我们来逐步分析和理解它：

枚举定义

enum Message {Quit,ChangeColor(i32, i32, i32),Move { x: i32, y: i32 },Write(String),
}

这定义了一个 Message 类型，它有 4 种变体（variants）：

变体名	类型	描述
Quit	无数据	退出指令
ChangeColor	包含三个 i32 参数	改变颜色（RGB）
Move	是一个具名结构体样式的变体	移动到 (x, y) 坐标位置
Write	包含一个 String	输出字符串

process_message 函数

fn process_message(msg: Message) {match msg {Message::Quit => quit(),Message::ChangeColor(r, g, b) => change_color(r, g, b),Message::Move { x: x, y: y } => move_cursor(x, y),Message::Write(s) => println!("{}", s),};
}

该函数接收一个 Message 类型的参数，然后使用 match 匹配它是哪种变体，并执行相应的操作。

逐个分支解释

1. Message::Quit => quit()

• 如果是 Quit 变体，调用 quit() 函数。
• 不包含任何数据。

2. Message::ChangeColor(r, g, b) => change_color(r, g, b)

• 如果是 ChangeColor，提取出三个整数，绑定为 r, g, b，然后传给 change_color 函数。
• 这是 位置匹配（positional matching）。

3. Message::Move { x: x, y: y } => move_cursor(x, y)

• 如果是 Move 变体，它是具名字段结构体形式。
• 提取 x 和 y 字段，传入 move_cursor(x, y)。
• 可以简写为 { x, y } 而不是 { x: x, y: y }。

4. Message::Write(s) => println!("{}", s)

• 如果是 Write(String)，提取出字符串 s，并打印。

简写优化（推荐写法）

你可以把 x: x, y: y 简写为 x, y：

Message::Move { x, y } => move_cursor(x, y)

示例调用

process_message(Message::Quit);
process_message(Message::Write("Hello!".to_string()));
process_message(Message::Move { x: 10, y: 20 });
process_message(Message::ChangeColor(255, 0, 0));

小结

这个例子体现了 Rust 的模式匹配能力：

• 适用于结构体、枚举、元组等
• 自动解构并绑定变量
• 简洁且类型安全
  如果你来自其他语言（如 C++、Java），可以把这理解为：
• enum 是 tagged union + 类型安全
• match 类似 switch，但更强大，可解构结构体和元组

后面应该是介绍这个c++怎么实现的看不懂 知道模式匹配这个东西就行

https://github.com/jbandela/simple_match