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dart-use-pattern-matching

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在適當的情境下使用 switch 運算式與模式比對

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更新於 2026/8/5
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dart-use-pattern-matching
描述

在適當的情境下使用 switch 運算式與模式比對

實作 Dart 模式比對 (Dart Patterns)

目錄

模式選擇策略

根據資料結構與預期結果選擇特定的模式型別。請遵循以下條件指南：

  • 若要驗證並從反序列化資料（例如 JSON）中擷取資料： 使用 Map 與 List 模式，同時檢查結構並解構鍵值對 (key-value pairs)。
  • 若要處理多個回傳值： 使用 Record 模式將欄位直接解構至區域變數中。
  • 若要執行特定型別的行為（代數資料型別 Algebraic Data Types）： 將 Object 模式結合 sealed 類別使用，以確保涵蓋所有可能情況（窮舉性 exhaustiveness）。
  • 若要比對數值範圍或條件： 使用關係 (Relational, >=、<=) 與邏輯與 (Logical-and, &&) 模式。
  • 若多個 case 共享相同邏輯： 使用邏輯或 (Logical-or, ||) 模式來共享單一 case 主體或 Guard 子句。
  • 若要忽略特定值： 在集合中使用萬用字元模式 (Wildcard pattern, _) 或不進行比對的 Rest 元素 (...)。

Switch 敘述 vs. 運算式

根據執行的上下文情境選擇合適的 switch 結構：

  • 若要產生數值： 使用 switch 運算式 (switch expression)。
    • 語法：switch (value) { pattern => expression, }
    • 規則：每個 case 必須是單一運算式。不會隱式貫穿 (no implicit fallthrough)。必須具備窮舉性（涵蓋所有情況）。
  • 若要執行敘述或產生副作用： 使用 switch 敘述 (switch statement)。
    • 語法：switch (value) { case pattern: statements; }
    • 規則：空白的 case 會貫穿 (fall through) 至下一個 case。非空白的 case 則會隱式中斷（不需要使用 break 關鍵字）。

核心模式實作

使用以下語法與規則實作模式：

  • 邏輯或 (||)： pattern1 || pattern2。兩個分支必須定義完全相同的一組變數。
  • 邏輯與 (&&)： pattern1 && pattern2。分支之間不可定義重疊的變數。
  • 關係 (Relational)： ==、!=、<、>、<=、>= 後接常數運算式。
  • 型別轉置/轉型 (as)： pattern as Type。若數值不符合該型別則拋出例外。用於在解構過程中強制斷言 (assert) 型別。
  • Null 檢查 (?)： pattern?。若數值為 null 則比對失敗。將變數綁定至不可為 null (non-nullable) 的基礎型別。
  • Null 斷言 (!)： pattern!。若數值為 null 則拋出例外。
  • 變數 (Variable)： var name 或 Type name。將比對成功的數值綁定至新的區域變數。
  • 萬用字元 (_)： 比對任意數值並予以丟棄。
  • List： [pattern1, pattern2]。比對長度完全符合的列表，除非使用了 Rest 元素（... 或 ...var rest）。
  • Map： {"key": pattern}。比對包含指定鍵 (key) 的 Map。忽略未比對的鍵。
  • Record： (pattern1, named: pattern2)。比對結構完全相同的 Record。使用 :var name 可自動推導 getter 的名稱。
  • Object： ClassName(field: pattern)。比對 ClassName 的實例。使用 :var field 可自動推導 getter 的名稱。

工作流程

任務進度：實作模式比對

在實作複雜的模式比對邏輯時，可複製此檢查清單來追蹤進度：

  • [ ] 確定正在評估的資料結構（JSON、Record、Class、Enum）。
  • [ ] 選擇合適的 switch 結構（計算數值用運算式 Expression，副作用用敘述 Statement）。
  • [ ] 定義所需的模式（Object、Map、List、Record）。
  • [ ] 使用變數模式 (var x、:var y) 擷取所需的資料。
  • [ ] 針對無法透過模式表達的邏輯，套用 Guard 子句 (when condition)。
  • [ ] 使用萬用字元 (_) 或 default 子句處理未比對的情況（若未使用 sealed 類別）。
  • [ ] 執行窮舉性 (exhaustiveness) 驗證器。

回饋循環：窮舉性檢查

當對 sealed 類別或 enum 進行 switch 比對時，必須確保所有子型別都已處理。

  1. 執行驗證器： 執行 dart analyze。
  2. 檢視錯誤： 尋找「The type 'X' is not exhaustively matched by the switch cases」相關錯誤訊息。
  3. 修正問題： 為未處理的子型別補上缺失的 Object 模式，或者若允許預設退回機制，可新增萬用字元 (_) case。

範例

JSON 驗證與解構

使用 Map 與 List 模式在單一步驟中完成結構驗證與資料擷取。

輸入：

var data = {
  'user': ['Lily', 13],
};

實作：

if (data case {'user': [String name, int age]}) {
  print('User $name is $age years old.');
} else {
  print('Invalid JSON structure.');
}

代數資料型別（Sealed 類別）

將 Object 模式搭配 switch 運算式使用，以窮舉方式處理型別家族。

實作：

sealed class Shape {}

class Square implements Shape {
  final double length;
  Square(this.length);
}

class Circle implements Shape {
  final double radius;
  Circle(this.radius);
}

// 由於 `sealed` 修飾詞，switch 運算式能保證涵蓋所有情況（窮舉性）。
double calculateArea(Shape shape) => switch (shape) {
  Square(length: var l) => l * l,
  Circle(:var radius)   => math.pi * radius * radius,
};

變數對調與解構

使用變數賦值模式來對調數值，或在不使用暫存變數的情況下擷取 Record 欄位。

實作：

var (a, b) = ('left', 'right');
(b, a) = (a, b); // 對調數值

// 解構函式回傳值
var (name, age) = getUserInfo();

Guard 子句與邏輯或

在模式比對成功後，使用 when 來評估自訂條件。

實作：

switch (shape) {
  case Square(size: var s) || Circle(size: var s) when s > 0:
    print('Valid symmetric shape with size $s');
  case Square() || Circle():
    print('Invalid or empty shape');
  default:
    print('Unknown shape');
}