Rust 逼我成為更好的工程師：用模式匹配消除分支的雜訊

在其他語言中，我們習慣用 if/else 或 switch 來處理不同的業務邏輯分支。
但是 Rust 的模式匹配（Pattern Matching）遠不止於此。
它不是 if/else 的語法糖，而是一種與型別系統深度整合的機制，重要的思想是：程式碼的結構應該反映資料的結構。

模式匹配：資料結構的一面鏡子

與其用一連串的條件判斷去「猜測」資料的樣貌，不如用 match 一次性地「宣告」資料所有合法的樣貌。

• 窮盡所有可能：當你對一個 enum 進行 match 時，Rust 編譯器會強制你處理每種可能的變體。這意味著「不可能的狀態」在編譯階段就被消除了，無法遺漏任何一種情況。

• 所有權的精準控制：模式匹配與所有權系統緊密結合。

  • 在解構資料的那一刻，你就能清晰地決定要取得資料的擁有權（Move）、可變借用（ref mut）還是不可變借用（ref）。

模式匹配讓你專注於「是什麼」，而不是「如果是什麼」。

常見的誤用與反模式

新手很容易將過去的習慣帶入 Rust，從而錯失模式匹配的優勢。以下是幾個應該避免的壞味道：

• 用 if let 串連多個分支：這相當於 if/else if/else 的變形。雖然有其用途，但它喪失了編譯器對「完整性」的檢查。當你的 enum 新增一個變體時，編譯器不會提醒你去修改這段 if let 鏈。

• 濫用 _ 通配符：match 中的 _ 分支就像一個黑洞，它會將所有未明確處理的情況都吞噬掉。這雖然能讓程式碼快速通過編譯，但也讓你失去了對「未預期狀態」的警覺，甚至可能隱藏了潛在的錯誤。

• 在分支內才用 clone() 補救：在 match 的某個分支中才發現需要所有權而被迫 clone()，這通常表示所有權的規劃不夠清晰。借用或移動的決策，應該在模式解構時就決定。

在解構時決定所有權，告別不必要的 clone

Rust 鼓勵把成本顯性化。
與其在需要時才臨時複製，不如在 API 設計和模式匹配的入口處就規劃好資料的生命週期。

• 當你只需要讀取資料時，使用 ref 關鍵字在模式中創建一個引用。

• 當你需要修改資料時，使用 ref mut 創建一個可變引用。

• 當你確實需要取得所有權時，直接按值解構（預設行為）。

處理與窺探訊息

假設我們有一個訊息 enum：

enum Msg {
    Text(String),
    Ping,
    Data(i32, i32),
}

處理（handle） 函式會消耗掉這個訊息，所以它接收 Msg 的所有權。
在 Msg::Text(s) 分支中，s (一個 String) 的所有權被移動（move）出來。

fn handle(m: Msg) -> usize {
    match m {
        Msg::Text(s) => s.len(), // s 的所有權被移動到這裡
        Msg::Ping => 0,
        Msg::Data(x, y) => (x + y) as usize,
    }
}

窺探（peek） 函式只是想查看訊息內容，不應取得所有權。
因此，它接收一個引用 &Msg。
在 match m 時，m 本身是個引用，所以解構出來的 s 會是 &String，我們可以用 as_str() 取得 &str 視圖。

fn peek(m: &Msg) -> &str {
    match m {
        // 因為 m 是 &Msg，s 會是 &String
        Msg::Text(s) => s.as_str(),
        Msg::Ping => "ping",
        Msg::Data(..) => "data",
    }
}

API 設計：返回視圖 (&T) 而非擁有權 (T)

這個原則也體現在函式簽章的設計上。
盡量返回資料的「視圖」（引用），而非複製一份新的。
這能避免不必要的記憶體分配。

struct User {
    name: String,
    age: u8,
}

// 這個函式承諾只「借用」User，並返回其 name 的視圖 (&str) 和 age 的純值 (u8)
// 完全沒有產生新的 String 分配
fn label(u: &User) -> (&str, u8) {
    (&u.name, u.age)
}

結論

1. 優先使用 enum 來表達狀態，而非布林旗標或 Option<T> 的組合。

2. 在 match 或 let 的模式中就決定所有權（借用、移動），避免在分支內部臨時 clone()。

3. 用 match 窮盡所有可能性，謹慎使用 _ 通配符，別讓它吞噬了錯誤。

相關連結與參考資源

• 模式與模式匹配語法