HarmonyOS Next类型模式与枚举模式：类型安全匹配

在HarmonyOS Next开发中，类型模式与枚举模式是实现类型安全匹配的核心工具。类型模式用于动态类型检查，枚举模式则针对枚举类型的构造器进行精准匹配。本文结合仓颉语言特性，解析这两种模式的语法规则、应用场景及与其他模式的协同逻辑。

一、类型模式：动态类型检查的核心

类型模式用于判断值的运行时类型是否为某个类型的子类型，适用于多态场景下的动态分发。

1. 基础语法与匹配逻辑

match (value) {
    case 标识符: 类型 => 类型匹配后执行逻辑
    case _: 类型 => 仅类型匹配，不绑定变量
}

• 规则：若value是类型的实例或子类型实例，则匹配成功。
• 示例：父类与子类的类型判断

  open class Animal {}
  class Dog <: Animal {}
  class Cat <: Animal {}
  
  func speak(animal: Animal) {
      match (animal) {
          case dog: Dog => println("汪汪")  // 绑定模式dog捕获Dog实例
          case cat: Cat => println("喵喵")  // 绑定模式cat捕获Cat实例
          case _: Animal => println("未知动物")  // 通配符模式匹配其他Animal子类
      }
  }
  
  speak(animal: Dog())  // 输出：汪汪
  

2. 类型模式与接口匹配

当值实现某接口时，可通过类型模式判断是否符合接口约束：

interface Flyable { func fly() }
class Bird <: Flyable { func fly() { println("飞翔") } }
class Car {}

func testFly(obj: Any) {
    match (obj) {
        case flyable: Flyable => flyable.fly()  // 匹配实现Flyable接口的类型
        case _ => println("无法飞翔")
    }
}

testFly(obj: Bird())  // 输出：飞翔
testFly(obj: Car())  // 输出：无法飞翔

3. 类型模式的局限性

• 仅支持类和接口的类型检查，不支持基本类型（如Int、String）。
• 匹配失败时需通过通配符兜底，确保逻辑完整性。

二、枚举模式：枚举值的精准匹配

枚举模式针对枚举类型的构造器进行匹配，支持无参、有参及递归构造器的精准解构。

1. 无参枚举构造器匹配

直接通过构造器名称匹配枚举值：

enum Direction { | Up | Down | Left | Right }

func move(dir: Direction) {
    match (dir) {
        case Up => println("向上")
        case Down => println("向下")
        case Left | Right => println("水平移动")  // 多构造器合并匹配
    }
}

move(dir: .Left)  // 输出：水平移动

2. 有参枚举构造器的解构

通过模式匹配提取构造器参数值：

enum Temperature { | Celsius(Float) | Fahrenheit(Float) }

func convert(temp: Temperature) {
    match (temp) {
        case Celsius(c) => println("\(c)℃ = \(c * 1.8 + 32)℉")  // 绑定模式c提取摄氏温度
        case Fahrenheit(f) => println("\(f)℉ = \((f - 32) / 1.8)℃")  // 绑定模式f提取华氏温度
    }
}

convert(temp: .Celsius(25))  // 输出：25℃ = 77℉

3. 递归枚举的模式匹配

递归枚举常用于构建树状结构（如表达式解析），模式匹配需处理递归层级：

enum Expr {
    | Num(Int)
    | Add(Expr, Expr)  // 递归引用Expr类型
    | Sub(Expr, Expr)
}

func evaluate(expr: Expr) -> Int {
    match (expr) {
        case Num(n) => n  // 基础数值节点
        case Add(l, r) => evaluate(l) + evaluate(r)  // 递归计算加法节点
        case Sub(l, r) => evaluate(l) - evaluate(r)  // 递归计算减法节点
    }
}

let expr = Add(Num(5), Sub(Num(10), Num(3)))
println(evaluate(expr: expr))  // 输出：5 + (10 - 3) = 12

三、模式协同：类型模式与枚举模式的混合应用

在复杂场景中，可结合类型模式与枚举模式，实现多层数据的精准匹配。

1. 枚举嵌套类型的解构

enum DataWrapper {
    | IntData(Int)
    | StrData(String)
    | ObjData(Object)
}

class Object {}

func processData(wrapper: DataWrapper) {
    match (wrapper) {
        case IntData(n: Int) => println("整数：\(n)")  // 枚举模式+类型模式
        case StrData(s: String) => println("字符串：\(s)")
        case ObjData(obj: Object) => println("对象类型")
    }
}

processData(wrapper: .StrData("Hello"))  // 输出：字符串：Hello

2. 类型安全的错误处理

通过枚举模式匹配错误类型，结合类型模式确保参数有效性：

enum Error {
    | InvalidType(String)
    | OutOfRange(Int, Int)
}

func validate(value: Any, min: Int, max: Int) -> Error? {
    match (value) {
        case n: Int where n < min || n > max => .OutOfRange(n, max)  // 类型模式+条件判断
        case s: String where s.isEmpty => .InvalidType("空字符串")
        default => nil
    }
}

let error = validate(value: 5, min: 10, max: 20)
match (error) {
    case .OutOfRange(n, max) => println("\(n)超出最大值\(max)")
    case .InvalidType(msg) => println(msg)
    case _ => ()
}

3. 集合元素的类型过滤

使用类型模式过滤集合中的特定类型元素：

let items: Array<Any> = [1, "a", Dog(), 3.14]
let dogs = items.filter {
    match ($0) {
        case _: Dog => true  // 类型模式匹配Dog实例
        default => false
    }
}
println(dogs.count)  // 输出：1（仅一个Dog实例）

四、常见陷阱与最佳实践

1. 枚举模式的穷尽性要求

必须覆盖枚举的所有构造器或添加通配符，否则编译报错：

enum Color { | Red | Green | Blue }

func printColor(color: Color) {
    match (color) {
        case Red => println("红")
        case Green => println("绿")
        // 编译错误：未覆盖Blue构造器
    }
}

2. 类型模式的子类型关系判断

确保类型模式中的类型是实际类型的父类或接口，避免无效匹配：

class Animal {}
class Dog <: Animal {}

func feed(animal: Animal) {
    match (animal) {
        case _: Dog => println("喂狗粮")  // 正确：Dog是Animal的子类
        case _: String => println("错误类型")  // 错误：String与Animal无继承关系
    }
}

3. 递归枚举的终止条件

在递归模式匹配中，需确保存在基础 case 避免无限递归：

enum List {
    | Nil
    | Cons(Int, List)  // 递归构造器
}

func sum(list: List) -> Int {
    match (list) {
        case .Nil => 0  // 基础 case，终止递归
        case .Cons(n, rest) => n + sum(list: rest)  // 递归计算剩余元素
    }
}

let list = Cons(1, Cons(2, Cons(3, Nil)))
println(sum(list: list))  // 输出：6

总结

类型模式与枚举模式是HarmonyOS Next类型安全体系的重要组成部分：

• 类型模式通过动态类型检查实现多态逻辑，适用于类和接口的层级判断；
• 枚举模式针对枚举构造器进行精准匹配，支持无参、有参及递归场景。