4-模式匹配

本章起教程进入 不那么基础的 阶段,开始涉及函数式编程概念。 对之前没有函数式编程经验的人来说,这一章是一个基础,需要好好学习和理解。

在Elixir中,=运算符实际上叫做 匹配运算符。 本章将讲解如何使用=运算符来对各种数据结构进行模式匹配。 最后本章还会讲解pin运算符(^),用来访问某变量之前绑定的值。

4.1-匹配运算符

我们已经多次使用=符号进行变量的赋值操作:

iex> x = 1
1
iex> x
1

在Elixir中,=作为 匹配运算符。下面来学习这样的概念:

iex> 1 = x
1
iex> 2 = x
** (MatchError) no match of right hand side value: 1

注意1 = x是一个合法的表达式。 由于前面的例子给x赋值为1,因此在匹配时左右相同,所以它匹配成功了。而两侧不匹配的时候,MatchError将被抛出。

变量只有在匹配操作符=的左侧时才被赋值:

iex> 1 = unknown
** (RuntimeError) undefined function: unknown/0

错误原因是unknown变量没有被赋过值,Elixir猜你想调用一个名叫unknown/0的函数, 但是找不到这样的函数。

> 变量名在等号左边,Elixir认为是赋值表达式;变量名放在右边,Elixir认为是拿该变量的值和左边的值做匹配。

4.2-模式匹配

匹配运算符不光可以匹配简单数值,还能用来 解构 复杂的数据类型。例如,我们在元组上使用模式匹配:

iex> {a, b, c} = {:hello, "world", 42}
{:hello, "world", 42}
iex> a
:hello
iex> b
"world"

在两端不匹配的情况下,模式匹配会失败。比方说,匹配的两端的元组不一样长:

iex> {a, b, c} = {:hello, "world"}
** (MatchError) no match of right hand side value: {:hello, "world"}

或者两端模式有区别(比如两端数据类型不同):

iex> {a, b, c} = [:hello, "world", "!"]
** (MatchError) no match of right hand side value: [:hello, "world", "!"]

利用“匹配”的这个概念,我们可以匹配特定值,或者在匹配成功时。

下面例子中先写好了匹配的左端,它要求右端必须是个元组,且第一个元素是原子:ok

iex> {:ok, result} = {:ok, 13}
{:ok, 13}
iex> result
13

iex> {:ok, result} = {:error, :oops}
** (MatchError) no match of right hand side value: {:error, :oops}

用在列表上:

iex> [a, 2, 3] = [1, 2, 3]
[1, 2, 3]
iex> a
1

列表支持匹配自己的headtail (这相当于同时调用hd/1tl/1,给headtail赋值):

iex> [head | tail] = [1, 2, 3]
[1, 2, 3]
iex> head
1
iex> tail
[2, 3]

hd/1tl/1函数一样,以上代码不能对空列表使用:

iex> [h|t] = []
** (MatchError) no match of right hand side value: []

> [head|tail]这种形式不光在模式匹配时可以用,还可以用作向列表插入前置数值:

iex> list = [1, 2, 3]
[1, 2, 3]
iex> [0|list]
[0, 1, 2, 3]

模式匹配使得程序员可以容易地解构数据结构(如元组和列表)。 在后面我们还会看到,它是Elixir的一个基础,对其它数据结构同样适用,比如图和二进制。

小结:

  • 模式匹配使用=符号
  • 匹配中等号左右的“模式”必须相同
  • 变量在等号左侧才会被赋值
  • 变量在右侧时必须有值,Elixir拿这个值和左侧相应位置的元素做匹配

4.3-pin运算符

在Elixir中,变量可以被重新绑定:

iex> x = 1
1
iex> x = 2
2

Elixir可以给变量重新绑定(赋值)。 它带来一个问题,就是对一个单独变量(而且是放在左端)做匹配时, Elixir会认为这是一个重新绑定(赋值)操作,而不会当成匹配,执行匹配逻辑。 这里就要用到pin运算符。

如果你不想这样,可以使用pin运算符(^)。 加上了pin运算符的变量,在匹配时使用的值是本次匹配前就赋予的值:

iex> x = 1
1
iex> ^x = 2
** (MatchError) no match of right hand side value: 2
iex> {x, ^x} = {2, 1}
{2, 1}
iex> x
2

注意如果一个变量在匹配中被引用超过一次,所有的引用都应该绑定同一个模式:

iex> {x, x} = {1, 1}
1
iex> {x, x} = {1, 2}
** (MatchError) no match of right hand side value: {1, 2}

有些时候,你并不在意模式匹配中的一些值。 可以把它们绑定到特殊的变量 “ _ ” (underscore)上。 例如,如果你只想要某列表的head,而不要tail值。你可以这么做:

iex> [h | _ ] = [1, 2, 3]
[1, 2, 3]
iex> h
1

变量“ _ ”特殊之处在于它不能被读,尝试读取它会报“未绑定的变量”错误:

iex> _
** (CompileError) iex:1: unbound variable _

尽管模式匹配看起来如此牛逼,但是语言还是对它的作用做了一些限制。 比如,你不能让函数调用作为模式匹配的左端。下面例子就是非法的:

iex> length([1,[2],3]) = 3
** (CompileError) iex:1: illegal pattern

模式匹配介绍完了。 在以后的章节中,模式匹配是常用的语法结构。