Охранные выражения в сопоставлении с образцом в JavaScript: вычисление условных выражений

JavaScript, хотя и не известен традиционно своим сопоставлением с образцом, как некоторые функциональные языки, эволюционирует в сторону включения более сложной условной логики. Одной из мощных функций, улучшающих вычисление условных выражений, является использование охранных выражений при сопоставлении с образцом. В этой статье рассматривается, как вы можете использовать охранные выражения для создания более читаемого, поддерживаемого и выразительного кода.

Что такое охранные выражения в сопоставлении с образцом?

Сопоставление с образцом в целом — это техника, при которой вы сравниваете значение с набором образцов. Охранные выражения расширяют эту концепцию, позволяя добавлять условные выражения к вашим образцам. Думайте о них как о дополнительных фильтрах, которые должны быть удовлетворены, чтобы образец считался совпадением. В JavaScript охранные выражения часто проявляются в операторах switch или через библиотеки, предоставляющие более продвинутые возможности сопоставления с образцом.

Хотя в JavaScript нет встроенных конструкций сопоставления с образцом с охранными выражениями, таких же элегантных, как в языках Scala или Haskell, мы можем симулировать это поведение с помощью операторов switch, цепочек if-else и стратегической композиции функций.

Симуляция сопоставления с образцом с охранными выражениями в JavaScript

Давайте рассмотрим, как мы можем симулировать охранные выражения при сопоставлении с образцом в JavaScript, используя различные подходы.

Использование операторов Switch

Оператор switch — это распространенный способ реализации условной логики на основе сопоставления значения. Хотя у него нет прямого синтаксиса для охранных выражений, мы можем комбинировать его с дополнительными операторами if внутри каждого блока case для достижения схожего эффекта.

Пример: Категоризация чисел на основе их значения и четности.

            
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
              
            
          

В этом примере оператор switch проверяет тип входных данных. Внутри блока case 'number' серия операторов if действует как охранные выражения, дополнительно уточняя условие на основе значения числа и его четности.

Использование цепочек If-Else

Другой распространенный подход — это использование цепочки операторов if-else if-else. Это позволяет реализовать более сложную условную логику и эффективно симулировать сопоставление с образцом с охранными выражениями.

Пример: Обработка пользовательского ввода на основе его типа и длины.

            
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
              
            
          

Здесь цепочка if-else if-else проверяет как тип, так и длину/значение входных данных, эффективно действуя как сопоставление с образцом с охранными выражениями. Каждое условие if сочетает проверку типа с конкретным условием (например, input.length > 10), уточняя процесс сопоставления.

Использование функций в качестве охранных выражений

Для более сложных сценариев вы можете определить функции, которые действуют как охранные выражения, а затем использовать их в своей условной логике. Это способствует повторному использованию кода и улучшает его читаемость.

Пример: Валидация объектов пользователей по нескольким критериям.

            
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
              
            
          

В этом примере isAdult и isValidEmail действуют как охранные функции. Функция validateUser проверяет, является ли входное значение объектом, а затем использует эти охранные функции для дальнейшего уточнения процесса валидации.

Преимущества использования охранных выражений при сопоставлении с образцом

• Улучшение читаемости кода: Охранные выражения делают вашу условную логику более явной и легкой для понимания.
• Повышение поддерживаемости кода: Разделяя условия на отдельные охранные выражения, вы можете изменять и тестировать их независимо друг от друга.
• Увеличение выразительности кода: Охранные выражения позволяют выражать сложную условную логику более кратко и декларативно.
• Лучшая обработка ошибок: Охранные выражения помогают более эффективно выявлять и обрабатывать различные случаи, что приводит к созданию более надежного кода.

Сферы применения охранных выражений

Охранные выражения при сопоставлении с образцом полезны в различных сценариях, включая:

• Валидация данных: Проверка пользовательского ввода, ответов API или данных из внешних источников.
• Обработка маршрутов: Определение, какой маршрут выполнить, на основе параметров запроса.
• Управление состоянием: Управление состоянием компонента или приложения на основе различных событий и условий.
• Разработка игр: Обработка различных состояний игры или действий игрока на основе конкретных условий.
• Финансовые приложения: Расчет процентных ставок на основе различных типов счетов и балансов. Например, банк в Швейцарии может использовать охранные выражения для применения различных процентных ставок в зависимости от пороговых значений баланса счета и типа валюты.
• Платформы электронной коммерции: Применение скидок на основе лояльности клиентов, истории покупок и промокодов. Розничный продавец в Японии может предлагать специальные скидки клиентам, совершившим покупки на определенную сумму за последний год.
• Логистика и цепочки поставок: Оптимизация маршрутов доставки на основе расстояния, дорожных условий и временных окон доставки. Компания в Германии может использовать охранные выражения для приоритизации доставок в районы с высокой загруженностью дорог.
• Приложения для здравоохранения: Сортировка пациентов на основе симптомов, истории болезни и факторов риска. Больница в Канаде может использовать охранные выражения для приоритизации пациентов с тяжелыми симптомами для немедленного лечения.
• Образовательные платформы: Предоставление персонализированного обучения на основе успеваемости учащихся, стилей обучения и предпочтений. Школа в Финляндии может использовать охранные выражения для корректировки уровня сложности заданий в зависимости от прогресса ученика.

Библиотеки для расширенного сопоставления с образцом

Хотя встроенные возможности JavaScript ограничены, несколько библиотек расширяют возможности сопоставления с образцом и предоставляют более сложные механизмы охранных выражений. Некоторые известные библиотеки включают:

• ts-pattern: Комплексная библиотека для сопоставления с образцом для TypeScript и JavaScript, предлагающая мощную поддержку охранных выражений и безопасность типов.
• jswitch: Легковесная библиотека, предоставляющая более выразительный оператор switch с функциональностью охранных выражений.

Пример использования ts-pattern (требуется TypeScript):

            
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
              
            
          

Этот пример демонстрирует, как ts-pattern позволяет определять образцы с охранными выражениями с помощью объекта P, который предоставляет различные предикаты сопоставления, такие как P.gt (больше чем) и P.string (является строкой). Библиотека также обеспечивает безопасность типов, гарантируя правильную типизацию ваших образцов.

Лучшие практики использования охранных выражений

• Делайте охранные выражения простыми: Сложные охранные выражения могут затруднить понимание кода. Разбивайте сложные условия на более мелкие и управляемые охранные выражения.
• Используйте описательные имена: Давайте своим охранным функциям или переменным описательные имена, которые четко указывают на их назначение.
• Документируйте свои охранные выражения: Добавляйте комментарии для объяснения назначения и поведения ваших охранных выражений, особенно если они сложные.
• Тщательно тестируйте: Убедитесь, что ваши охранные выражения работают корректно, написав комплексные модульные тесты, которые охватывают все возможные сценарии.
• Рассмотрите возможность использования библиотек: Если вам нужны более продвинутые возможности сопоставления с образцом, рассмотрите возможность использования библиотек, таких как ts-pattern или jswitch.
• Соблюдайте баланс сложности: Не усложняйте свой код ненужными охранными выражениями. Используйте их разумно для улучшения читаемости и поддерживаемости.
• Учитывайте производительность: Хотя охранные выражения обычно не создают значительных накладных расходов на производительность, помните о сложных охранных выражениях, которые могут повлиять на производительность в критических участках вашего кода.

Заключение

Охранные выражения при сопоставлении с образцом — это мощная техника для улучшения вычисления условных выражений в JavaScript. Хотя встроенные возможности JavaScript ограничены, вы можете симулировать это поведение с помощью операторов switch, цепочек if-else и функций в качестве охранных выражений. Следуя лучшим практикам и рассматривая использование библиотек, таких как ts-pattern, вы можете использовать охранные выражения для создания более читаемого, поддерживаемого и выразительного кода. Используйте эти методы для написания более надежных и элегантных приложений на JavaScript, которые могут с ясностью и точностью обрабатывать широкий спектр сценариев.

По мере того как JavaScript продолжает развиваться, мы можем ожидать появления более нативной поддержки сопоставления с образцом и охранных выражений, что сделает эту технику еще более доступной и мощной для разработчиков по всему миру. Исследуйте возможности и начните внедрять охранные выражения в свои проекты на JavaScript уже сегодня!