深入解析Swift中switch语句对case的数据类型匹配的支持

Swift可以对switch中不同数据类型的值作匹配判断：

var things = Any[]()

things.append(0)
things.append(0.0)
things.append(42)
things.append(3.14159)
things.append("hello")
things.append((3.0, 5.0))
things.append(Movie(name:"Ghostbusters", director:"Ivan Reitman"))

for thing in things {
 switch thing {
 case 0 as Int:
 println("zero as an Int")
 case 0 as Double:
 println("zero as a Double")
 case let someInt as Int:
 println("an integer value of (someInt)")
 case let someDouble as Double where someDouble > 0:
 println("a positive double value of (someDouble)")
 case is Double:
 println("some other double value that I don't want to print")
 case let someString as String:
 println("a string value of "(someString)"")
 case let (x, y) as (Double, Double):
 println("an (x, y) point at (x), (y)")
 case let movie as Movie:
 println("a movie called '(movie.name)', dir. (movie.director)")
default:
 println("something else")
}
}

// zero as an Int
// zero as a Double
// an integer value of 42
// a positive double value of 3.14159
// a string value of"hello"
// an (x, y) point at 3.0, 5.0
// a movie called 'Ghostbusters', dir. Ivan Reitman

这里面会根据thing的值进行匹配，到对应的case当中。

今天突然想到一个问题，让我觉得有必要总结一下switch语句。我们知道swift中的switch，远比C语言只能比较整数强大得多，但问题来了，哪些类型可以放到switch中比较呢，对象可以比较么？

官方文档对switch的用法给出了这样的解释：

Cases can match many different patterns, including interval matches, tuples, and casts to a specific type.
也就是说除了最常用的比较整数、字符串等等之外，switch还可以用来匹配范围、元组，转化成某个特定类型等等。但文档里这个including用的实在是无语，因为它没有指明所有可以放在switch中比较的类型，文章开头提出的问题依然没有答案。

我们不妨动手试一下，用switch匹配对象：

class A {

}

var o = A()
var o1 = A()
var o2 = A()

switch o {
case o1:
  print("it is o1")
case o2:
  print("it is o2")
default:
  print("not o1 or o2")
}

果然，编译器报错了：“Expression pattern of type 'A' cannot match values of type 'A'”。至少我们目前还不明白“expression pattern”是什么，怎么类型A就不能匹配类型A了。

我们做一下改动，在case语句后面加上let：

switch o {
case let o1:
  print("it is o1")
case let o2:
  print("it is o2")
default:
  print("not o1 or o2")
}

OK，编译运行，结果是：it is o1。这是因为case let不是匹配值，而是值绑定，也就是把o的值赋给临时变量o1,这在o是可选类型时很有用，类似于if let那样的隐式解析可选类型。没有打出it is o2是因为swift中的switch，只匹配第一个相符的case，然后就结束了，即使不写break也不会跳到后面的case。

扯远了，回到话题上来，既然添加let不行，我们得想别的办法。这时候不妨考虑一下switch语句是怎么实现的。据我个人猜测，估计类似于用了好多个if判断有没有匹配的case，那既然如此，我们给类型A重载一下==运算符试试：

class A {}

func == (lhs: A, rhs: A) -> Bool { return true }

var o = A(); var o1 = A() ;var o2 = A()

switch o {
case o1:
  print("it is o1")
case o2:
  print("it is o2")
default:
  print("not o1 or o2")
}

很显然，又失败了。如果这就能搞定问题，那这篇文章也太水了。报错信息和之前一样。可问题是我们已经重载了==运算符，为什么A类型还是不能饿匹配A类型呢，难道switch不用判断两个变量是否相等么。

switch作为一个多条件匹配的语句，自然是要判断变量是否相等的，不过它不是通过==运算符判断，而是通过~=运算符。再来看一段官方文档的解释：

An expression pattern represents the value of an expression. Expression patterns appear only in switch statement case labels.
以及这句话：

The expression represented by the expression pattern is compared with the value of an input expression using the Swift standard library ~= operator.
第一句解释了之前的报错，所谓的“express pattern”是指表达式的值，这个概念只在switch的case标签中有。所以之前的报错信息是说：“o1这个表达式的值(还是o1)与传入的参数o都是类型A的，但它们无法匹配”。至于为什么不能匹配，答案在第二句话中，因为o1和o的匹配是通过调用标准库中的~=运算符完成的。

所以，只要把重载==换成重载~=就可以了。改动一个字符，别的都不用改，然后程序就可以运行了。Swift默认在~=运算符中调用==运算符，这也就是为什么我们感觉不到匹配整数类型需要什么额外处理。但对于自定义类型来说，不重载~=运算符，就算你重载了==也是没用的。

除此以外，还有一种解决方法，那就是让A类型实现Equatable协议。这样就不需要重载~=运算符了。答案就在Swift的module的最后几行：

@warn_unused_result
public func ~=<T : Equatable>(a: T, b: T) -> Bool

Swift已经为所有实现了Equatable协议的类重载了~=运算符。虽然实现Equatable协议只要求重载==运算符，但如果你不显式的注明遵守了Equatable协议，swift是无法知道的。因此，如果你重载了==运算符，就顺手标注一下实现了Equatable协议吧，这样还有很多好处，比如SequenceType的split方法等。

最后总结一句：

能放在switch语句中的类型必须重载~=运算符，或者实现Equatable协议。