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dart-use-pattern-matching

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在合适场景下使用 switch 表达式与模式匹配（pattern matching）。

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更新于 2026/8/5
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dart-use-pattern-matching
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在合适场景下使用 switch 表达式与模式匹配（pattern matching）。

Dart 模式匹配实现指南

目录

模式选择策略

根据数据结构与目标需求，灵活选择具体的模式类型。请遵循以下条件准则：

  • 校验并提取反序列化数据（如 JSON）： 使用 Map 和 List 模式，在检查结构的同时完成键值解构。
  • 处理多返回值： 使用 Record 模式将字段直接解构到局部变量中。
  • 执行特定类型的行为（代数数据类型 ADT）： 使用 Object 模式配合 sealed 类，确保分支穷尽性（exhaustiveness）。
  • 匹配数值范围或条件： 使用关系运算符（>=、<=）与逻辑与（&&）模式。
  • 多个 case 共享逻辑： 使用逻辑或（||）模式共享同一个 case 主体或 Guard 条件子句（guard clause）。
  • 忽略特定值： 使用通配符模式（_）或集合中的 Rest 元素（...）忽略不关心的项。

Switch 语句 vs. 表达式

根据执行上下文选择合适的 switch 结构：

  • 需要计算或返回值时： 使用 switch 表达式。
    • 语法：switch (value) { pattern => expression, }
    • 规则：每个 case 必须是单条表达式。无隐式贯穿（fallthrough）。必须具备穷尽性。
  • 需要执行语句或副作用时： 使用 switch 语句。
    • 语法：switch (value) { case pattern: statements; }
    • 规则：空 case 会贯穿到下一个 case；非空 case 会隐式 break（无需显式写 break 关键字）。

核心模式实现

按照以下语法与规则实现各种模式：

  • 逻辑或（||）： pattern1 || pattern2。两个分支定义的变量集合必须完全一致。
  • 逻辑与（&&）： pattern1 && pattern2。两个分支不能定义重叠的变量。
  • 关系模式（Relational）： ==、!=、<、>、<=、>= 后接常量表达式。
  • 类型转换（as）： pattern as Type。如果值与类型不匹配则抛出异常。用于解构过程中强制断言类型。
  • Null 校验（?）： pattern?。如果值为 null 则匹配失败；匹配成功时将变量绑定为非空基类型。
  • Null 断言（!）： pattern!。如果值为 null 则直接抛出异常。
  • 变量模式（Variable）： var name 或 Type name。将匹配到的值绑定到新的局部变量。
  • 通配符（_）： 匹配任意值并直接丢弃。
  • List 模式： [pattern1, pattern2]。精确匹配对应长度的列表，除非使用了 Rest 元素（... 或 ...var rest）。
  • Map 模式： {"key": pattern}。匹配包含指定键的 Map，忽略未显式列出的键。
  • Record 模式： (pattern1, named: pattern2)。精确匹配对应形状的 Record。可使用 :var name 简写来推导 getter 名称。
  • Object 模式： ClassName(field: pattern)。匹配 ClassName 的实例。可使用 :var field 简写来推导 getter 名称。

工作流

任务进度：实现模式匹配

在实现复杂的模式匹配逻辑时，复制此检查清单以追踪进度：

  • [ ] 确认待评估的数据结构（JSON、Record、Class、Enum）。
  • [ ] 选择合适的 switch 结构（计算值用表达式，执行副作用用语句）。
  • [ ] 确定所需的模式（Object、Map、List、Record）。
  • [ ] 使用变量模式提取所需数据（var x、:var y）。
  • [ ] 对无法通过单纯模式表达的逻辑添加 Guard 条件子句（when condition）。
  • [ ] 使用通配符（_）或 default 分支处理未匹配的情况（若未声明 sealed 类）。
  • [ ] 运行穷尽性校验工具。

反馈循环：穷尽性检查（Exhaustiveness Checking）

当对 sealed 类或枚举使用 switch 时，必须确保覆盖了所有子类型。

  1. 运行校验器： 执行 dart analyze。
  2. 排查错误： 查找形如 "The type 'X' is not exhaustively matched by the switch cases" 的错误。
  3. 修复方案： 补齐缺失子类型的 Object 模式，或者在允许默认兜底时添加通配符（_）分支。

代码示例

JSON 校验与解构

使用 Map 和 List 模式一步到位完成结构校验与数据提取。

输入：

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

实现：

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

代数数据类型（Sealed 类）

配合 switch 表达式与 Object 模式，对类型族进行穷尽性处理。

实现：

sealed class Shape {}

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

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

// 得益于 `sealed` 修饰符，switch 表达式可保证穷尽性。
double calculateArea(Shape shape) => switch (shape) {
  Square(length: var l) => l * l,
  Circle(:var radius)   => math.pi * radius * radius,
};

变量互换与解构

使用变量赋值模式完成变量互换，或在不引入临时变量的情况下直接解构 Record 字段。

实现：

var (a, b) = ('left', 'right');
(b, a) = (a, b); // 交换变量值

// 解构函数返回值
var (name, age) = getUserInfo();

Guard 条件子句与逻辑或

在模式匹配成功的基础上，使用 when 执行任意自定义条件判断。

实现：

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');
}