گارد‌های تطبیق الگو در جاوا اسکریپت: ارزیابی عبارات شرطی

جاوا اسکریپت، با اینکه به طور سنتی برای تطبیق الگو مانند برخی زبان‌های تابعی شناخته شده نیست، در حال تکامل برای گنجاندن منطق‌های شرطی پیچیده‌تر است. یک ویژگی قدرتمند که ارزیابی عبارات شرطی را بهبود می‌بخشد، استفاده از گارد‌های تطبیق الگو (pattern matching guards) است. این مقاله به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه می‌توانید از گارد‌های تطبیق الگو برای ایجاد کدی خواناتر، قابل نگهداری‌تر و گویاتر استفاده کنید.

گارد‌های تطبیق الگو چه هستند؟

تطبیق الگو، به طور کلی، تکنیکی است که در آن شما یک مقدار را با مجموعه‌ای از الگوها مقایسه می‌کنید. گاردها این مفهوم را با اجازه دادن به شما برای افزودن عبارات شرطی به الگوهایتان گسترش می‌دهند. آن‌ها را به عنوان فیلترهای اضافی در نظر بگیرید که برای در نظر گرفتن یک الگو به عنوان یک تطابق، باید برآورده شوند. در جاوا اسکریپت، گارد‌های تطبیق الگو اغلب در دستورات switch یا از طریق کتابخانه‌هایی که قابلیت‌های تطبیق الگوی پیشرفته‌تری ارائه می‌دهند، ظاهر می‌شوند.

در حالی که جاوا اسکریپت ساختارهای تطبیق الگوی داخلی با گاردهایی به ظرافت زبان‌هایی مانند Scala یا Haskell ندارد، ما می‌توانیم این رفتار را با استفاده از دستورات switch، زنجیره‌های if-else و ترکیب استراتژیک توابع شبیه‌سازی کنیم.

شبیه‌سازی تطبیق الگو با گاردها در جاوا اسکریپت

بیایید بررسی کنیم که چگونه می‌توانیم تطبیق الگو با گاردها را در جاوا اسکریپت با استفاده از رویکردهای مختلف شبیه‌سازی کنیم.

استفاده از دستورات Switch

دستور switch یک روش رایج برای پیاده‌سازی منطق شرطی بر اساس تطبیق یک مقدار است. در حالی که فاقد سینتکس مستقیم گارد است، می‌توانیم آن را با دستورات if اضافی در هر case ترکیب کنیم تا به اثری مشابه دست یابیم.

مثال: دسته‌بندی اعداد بر اساس مقدار و زوج یا فرد بودن آن‌ها.

            
function categorizeNumber(number) {
  switch (typeof number) {
    case 'number':
      if (number > 0 && number % 2 === 0) {
        return 'Positive Even Number';
      } else if (number > 0 && number % 2 !== 0) {
        return 'Positive Odd Number';
      } else if (number < 0 && number % 2 === 0) {
        return 'Negative Even Number';
      } else if (number < 0 && number % 2 !== 0) {
        return 'Negative Odd Number';
      } else {
        return 'Zero';
      }
    default:
      return 'Invalid Input: Not a Number';
  }
}

console.log(categorizeNumber(4));   // Output: Positive Even Number
console.log(categorizeNumber(7));   // Output: Positive Odd Number
console.log(categorizeNumber(-2));  // Output: Negative Even Number
console.log(categorizeNumber(-5));  // Output: Negative Odd Number
console.log(categorizeNumber(0));   // Output: Zero
console.log(categorizeNumber('abc')); // Output: Invalid Input: Not a Number

            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، دستور switch نوع ورودی را بررسی می‌کند. در بلوک case 'number'، یک سری از دستورات if به عنوان گارد عمل می‌کنند و شرط را بر اساس مقدار عدد و زوج یا فرد بودن آن بیشتر اصلاح می‌کنند.

استفاده از زنجیره‌های If-Else

یک رویکرد رایج دیگر، استفاده از زنجیره‌ای از دستورات if-else if-else است. این امر امکان منطق شرطی پیچیده‌تری را فراهم می‌کند و می‌تواند به طور مؤثری تطبیق الگو با گاردها را شبیه‌سازی کند.

مثال: پردازش ورودی کاربر بر اساس نوع و طول آن.

            
function processInput(input) {
  if (typeof input === 'string' && input.length > 10) {
    return 'Long String: ' + input.toUpperCase();
  } else if (typeof input === 'string' && input.length > 0) {
    return 'Short String: ' + input;
  } else if (typeof input === 'number' && input > 100) {
    return 'Large Number: ' + input;
  } else if (typeof input === 'number' && input >= 0) {
    return 'Small Number: ' + input;
  } else {
    return 'Invalid Input';
  }
}

console.log(processInput('Hello World')); // Output: Long String: HELLO WORLD
console.log(processInput('Hello'));       // Output: Short String: Hello
console.log(processInput(200));           // Output: Large Number: 200
console.log(processInput(50));            // Output: Small Number: 50
console.log(processInput(-1));            // Output: Invalid Input

            

              
                Copy
              
            
          

در اینجا، زنجیره if-else if-else هم نوع و هم طول/مقدار ورودی را بررسی می‌کند، که به طور مؤثری به عنوان تطبیق الگو با گاردها عمل می‌کند. هر شرط if یک بررسی نوع را با یک شرط خاص (مانند input.length > 10) ترکیب می‌کند و فرآیند تطبیق را اصلاح می‌کند.

استفاده از توابع به عنوان گارد

برای سناریوهای پیچیده‌تر، می‌توانید توابعی را تعریف کنید که به عنوان گارد عمل می‌کنند و سپس از آن‌ها در منطق شرطی خود استفاده کنید. این کار خوانایی و قابلیت استفاده مجدد کد را ترویج می‌کند.

مثال: اعتبارسنجی اشیاء کاربر بر اساس معیارهای متعدد.

            
function isAdult(user) {
  return user.age >= 18;
}

function isValidEmail(user) {
  return user.email && user.email.includes('@');
}

function validateUser(user) {
  if (typeof user === 'object' && user !== null) {
    if (isAdult(user) && isValidEmail(user)) {
      return 'Valid Adult User';
    } else if (isAdult(user)) {
      return 'Valid Adult User (No Email)';
    } else {
      return 'Invalid User: Underage';
    }
  } else {
    return 'Invalid Input: Not an Object';
  }
}

const user1 = { age: 25, email: 'test@example.com' };
const user2 = { age: 16, email: 'test@example.com' };
const user3 = { age: 30 };

console.log(validateUser(user1)); // Output: Valid Adult User
console.log(validateUser(user2)); // Output: Invalid User: Underage
console.log(validateUser(user3)); // Output: Valid Adult User (No Email)
console.log(validateUser('abc')); // Output: Invalid Input: Not an Object

            

              
                Copy
              
            
          

در این مثال، isAdult و isValidEmail به عنوان توابع گارد عمل می‌کنند. تابع validateUser بررسی می‌کند که آیا ورودی یک شیء است و سپس از این توابع گارد برای اصلاح بیشتر فرآیند اعتبارسنجی استفاده می‌کند.

مزایای استفاده از گارد‌های تطبیق الگو

• بهبود خوانایی کد: گاردها منطق شرطی شما را صریح‌تر و قابل فهم‌تر می‌کنند.
• بهبود قابلیت نگهداری کد: با جدا کردن شرایط به گاردهای مجزا، می‌توانید آن‌ها را به طور مستقل اصلاح و آزمایش کنید.
• افزایش گویایی کد: گاردها به شما امکان می‌دهند منطق شرطی پیچیده را به روشی مختصرتر و اعلانی‌تر بیان کنید.
• مدیریت بهتر خطا: گاردها می‌توانند به شما در شناسایی و مدیریت مؤثرتر موارد مختلف کمک کنند و منجر به کد قوی‌تری شوند.

موارد استفاده از گارد‌های تطبیق الگو

گارد‌های تطبیق الگو در سناریوهای مختلفی مفید هستند، از جمله:

• اعتبارسنجی داده‌ها: اعتبارسنجی ورودی کاربر، پاسخ‌های API یا داده‌های منابع خارجی.
• مدیریت مسیرها (Routing): تعیین مسیری که باید بر اساس پارامترهای درخواست اجرا شود.
• مدیریت وضعیت: مدیریت وضعیت یک کامپوننت یا برنامه بر اساس رویدادها و شرایط مختلف.
• توسعه بازی: مدیریت وضعیت‌های مختلف بازی یا اقدامات بازیکن بر اساس شرایط خاص.
• برنامه‌های مالی: محاسبه نرخ سود بر اساس انواع مختلف حساب‌ها و موجودی‌ها. به عنوان مثال، یک بانک در سوئیس ممکن است از گاردها برای اعمال نرخ‌های سود متفاوت بر اساس آستانه‌های موجودی حساب و نوع ارز استفاده کند.
• پلتفرم‌های تجارت الکترونیک: اعمال تخفیف‌ها بر اساس وفاداری مشتری، تاریخچه خرید و کدهای تبلیغاتی. یک خرده‌فروش در ژاپن ممکن است تخفیف‌های ویژه‌ای به مشتریانی که در سال گذشته بیش از مبلغ معینی خرید کرده‌اند، ارائه دهد.
• لجستیک و زنجیره تأمین: بهینه‌سازی مسیرهای تحویل بر اساس مسافت، شرایط ترافیکی و پنجره‌های زمانی تحویل. یک شرکت در آلمان می‌تواند از گاردها برای اولویت‌بندی تحویل‌ها به مناطقی با تراکم ترافیک بالا استفاده کند.
• برنامه‌های کاربردی بهداشت و درمان: تریاژ بیماران بر اساس علائم، سابقه پزشکی و عوامل خطر. یک بیمارستان در کانادا ممکن است از گاردها برای اولویت‌بندی بیماران با علائم شدید برای درمان فوری استفاده کند.
• پلتفرم‌های آموزشی: ارائه تجربیات یادگیری شخصی‌سازی شده بر اساس عملکرد دانش‌آموز، سبک‌های یادگیری و ترجیحات. یک مدرسه در فنلاند می‌تواند از گاردها برای تنظیم سطح دشواری تکالیف بر اساس پیشرفت دانش‌آموز استفاده کند.

کتابخانه‌هایی برای تطبیق الگوی پیشرفته

در حالی که ویژگی‌های داخلی جاوا اسکریپت محدود هستند، چندین کتابخانه قابلیت‌های تطبیق الگو را افزایش داده و مکانیزم‌های گارد پیچیده‌تری ارائه می‌دهند. برخی از کتابخانه‌های قابل توجه عبارتند از:

• ts-pattern: یک کتابخانه جامع تطبیق الگو برای TypeScript و جاوا اسکریپت که پشتیبانی قدرتمند از گارد و ایمنی نوع (type safety) را ارائه می‌دهد.
• jswitch: یک کتابخانه سبک که یک دستور switch گویاتر با قابلیت گارد فراهم می‌کند.

مثال با استفاده از ts-pattern (نیاز به TypeScript دارد):

            
import { match, P } from 'ts-pattern';

interface User {
  age: number;
  email?: string;
  country: string;
}

const user: User = { age: 25, email: 'test@example.com', country: 'USA' };

const result = match(user)
  .with({ age: P.gt(18), email: P.string }, (u) => `Adult user with email from ${u.country}`)
  .with({ age: P.gt(18) }, (u) => `Adult user from ${u.country}`)
  .with({ age: P.lt(18) }, (u) => `Minor user from ${u.country}`)
  .otherwise(() => 'Invalid user');

console.log(result); // Output: Adult user with email from USA

            

              
                Copy
              
            
          

این مثال نشان می‌دهد که چگونه ts-pattern به شما امکان می‌دهد الگوهایی را با گاردها با استفاده از شیء P تعریف کنید، که پیش‌بینی‌های تطبیق مختلفی مانند P.gt (بزرگتر از) و P.string (رشته است) را ارائه می‌دهد. این کتابخانه همچنین ایمنی نوع را فراهم می‌کند و تضمین می‌کند که الگوهای شما به درستی تایپ شده‌اند.

بهترین شیوه‌ها برای استفاده از گارد‌های تطبیق الگو

• گاردها را ساده نگه دارید: عبارات گارد پیچیده می‌توانند درک کد شما را دشوارتر کنند. شرایط پیچیده را به گاردهای کوچکتر و قابل مدیریت‌تر تقسیم کنید.
• از نام‌های توصیفی برای گاردها استفاده کنید: به توابع یا متغیرهای گارد خود نام‌های توصیفی بدهید که به وضوح هدف آن‌ها را نشان دهد.
• گاردهای خود را مستند کنید: برای توضیح هدف و رفتار گاردهای خود، به خصوص اگر پیچیده هستند، کامنت اضافه کنید.
• گاردهای خود را به طور کامل آزمایش کنید: با نوشتن تست‌های واحد جامع که تمام سناریوهای ممکن را پوشش می‌دهند، از صحت عملکرد گاردهای خود اطمینان حاصل کنید.
• استفاده از کتابخانه‌ها را در نظر بگیرید: اگر به قابلیت‌های تطبیق الگوی پیشرفته‌تری نیاز دارید، استفاده از کتابخانه‌ای مانند ts-pattern یا jswitch را در نظر بگیرید.
• پیچیدگی را متعادل کنید: کد خود را با گاردهای غیرضروری بیش از حد پیچیده نکنید. از آن‌ها به طور سنجیده برای بهبود خوانایی و قابلیت نگهداری استفاده کنید.
• عملکرد را در نظر بگیرید: در حالی که گاردها به طور کلی سربار عملکرد قابل توجهی ایجاد نمی‌کنند، مراقب عبارات گارد پیچیده‌ای باشید که می‌توانند بر عملکرد در بخش‌های حیاتی کد شما تأثیر بگذارند.

نتیجه‌گیری

گارد‌های تطبیق الگو یک تکنیک قدرتمند برای بهبود ارزیابی عبارات شرطی در جاوا اسکریپت هستند. در حالی که ویژگی‌های داخلی جاوا اسکریپت محدود هستند، می‌توانید این رفتار را با استفاده از دستورات switch، زنجیره‌های if-else و توابع به عنوان گارد شبیه‌سازی کنید. با پیروی از بهترین شیوه‌ها و در نظر گرفتن استفاده از کتابخانه‌هایی مانند ts-pattern، می‌توانید از گارد‌های تطبیق الگو برای ایجاد کدی خواناتر، قابل نگهداری‌تر و گویاتر استفاده کنید. این تکنیک‌ها را برای نوشتن برنامه‌های جاوا اسکریپت قوی‌تر و زیباتر که می‌توانند طیف گسترده‌ای از سناریوها را با وضوح و دقت مدیریت کنند، به کار بگیرید.

همانطور که جاوا اسکریپت به تکامل خود ادامه می‌دهد، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که پشتیبانی بومی بیشتری برای تطبیق الگو و گاردها ببینیم، که این تکنیک را برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان حتی در دسترس‌تر و قدرتمندتر می‌کند. امکانات را کاوش کنید و از امروز شروع به گنجاندن گارد‌های تطبیق الگو در پروژه‌های جاوا اسکریپت خود کنید!