Rust学习笔记 08：枚举与模式匹配

对应代码文件：src/bin/08_enums_pattern_matching.rs

运行命令：

cargo run --bin lesson08_enums_pattern_matching

学习目标

枚举用于表达一个值可能属于有限几种情况。模式匹配用于根据具体情况分支处理。

Rust 的 Option 和 Result 都是枚举。掌握枚举后，错误处理和空值处理会更自然。

• 掌握 enum 的基本定义。
• 理解枚举变体可以携带数据。
• 会使用 match 穷尽处理所有情况。
• 会使用 if let 简化只关心一种情况的代码。

核心概念速查

术语	基本意思	本节用途
枚举 enum	定义一组互斥的可能情况。	Direction 可以是 Up、Down、Left、Right。
变体 variant	枚举中的某一个具体情况。	Message::Text(String) 是一个变体。
模式 pattern	用于匹配数据结构形状的写法。	Some(value) 匹配有值的 Option。
match	穷尽式分支表达式。	所有可能情况都必须处理。
Option	表示有值或没有值。	Some(T) 有值，None 无值。

完整源码

#[derive(Debug)]
enum Message {
    Quit,
    Move { x: i32, y: i32 },
    Write(String),
    ChangeColor(u8, u8, u8),
}

fn handle_message(message: Message) {
    // match 必须覆盖所有可能情况，因此很适合处理枚举。
    match message {
        Message::Quit => println!("退出"),
        Message::Move { x, y } => println!("移动到 ({x}, {y})"),
        Message::Write(text) => println!("写入: {text}"),
        Message::ChangeColor(r, g, b) => println!("颜色: rgb({r}, {g}, {b})"),
    }
}

fn main() {
    handle_message(Message::Move { x: 3, y: 4 });
    handle_message(Message::Write(String::from("hello")));
    handle_message(Message::Quit);
    handle_message(Message::ChangeColor(255, 128, 0));

    let maybe_score = Some(95);
    if let Some(score) = maybe_score {
        // if let 适合只关心一种匹配情况。
        println!("成绩存在: {score}");
    }

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

运行与观察

使用 cargo run --bin lesson08_enums_pattern_matching 可以只运行本节示例。

这里的 --bin 后面写的是 Cargo.toml 中声明的目标名，不是 .rs 文件名。文件名用于组织源码，bin 名用于 Cargo 运行。

建议初学时先直接运行，再修改一两行代码观察编译器提示。Rust 的错误信息通常会指出所有权、类型或借用规则哪里不满足。

逐段解读

定义枚举

enum Direction 把方向限制在几个合法值中。

携带数据

枚举变体可以保存不同类型的数据，例如文本消息或移动坐标。

match 分支

match direction 对每个方向分别处理。

if let

只关心 Some 或某个变体时，if let 更简洁。

专有词语详解

枚举 enum

定义一组互斥的可能情况。

Direction 可以是 Up、Down、Left、Right。

变体 variant

枚举中的某一个具体情况。

Message::Text(String) 是一个变体。

模式 pattern

用于匹配数据结构形状的写法。

Some(value) 匹配有值的 Option。

match

穷尽式分支表达式。

所有可能情况都必须处理。

Option

表示有值或没有值。

Some(T) 有值，None 无值。

初学者拓展

match 是表达式，每个分支可以返回值，但返回类型需要一致。

枚举比字符串状态更安全。字符串可能拼错，枚举变体会被编译器检查。

Option<T> 避免空指针。你必须明确处理 Some 和 None。

_ 是通配模式，表示其他所有情况。它方便，但不要用它隐藏应该明确处理的分支。

常见误区

• 不要用普通字符串表示有限状态，优先考虑枚举。
• match 必须穷尽，否则无法编译。
• 匹配含有 String 的枚举时要注意所有权移动。
• 滥用 _ 会降低代码可维护性。新增变体时编译器可能无法提醒你。

进阶练习与参考答案

练习 1：定义交通灯

要求：定义 TrafficLight，用 match 返回等待秒数。

参考答案：

enum TrafficLight {
    Red,
    Yellow,
    Green,
}

fn wait_seconds(light: TrafficLight) -> u8 {
    match light {
        TrafficLight::Red => 60,
        TrafficLight::Yellow => 3,
        TrafficLight::Green => 0,
    }
}

fn main() {
    println!("{}", wait_seconds(TrafficLight::Red));
}

解释：枚举让交通灯状态只能取合法变体。

练习 2：处理 Option

要求：写函数把 Option<i32> 中的数字加一。

参考答案：

fn plus_one(value: Option<i32>) -> Option<i32> {
    match value {
        Some(number) => Some(number + 1),
        None => None,
    }
}

fn main() {
    println!("{:?}", plus_one(Some(5)));
}

解释：Option 必须同时处理有值和无值。

练习 3：使用 if let

要求：只在 Some 时打印用户名。

参考答案：

fn main() {
    let user = Some("Kylin");
    if let Some(name) = user {
        println!("用户: {name}");
    }
}

解释：if let 适合只关心一个模式的场景。

相关笔记

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