Abweisbarkeit: Falls ein Muster (pattern) mal nicht passt

Es gibt zwei Arten von Mustern: Abweisbare (refutable) und unabweisbare (irrefutable). Muster, die für jeden möglichen übergebenen Wert passen, sind unabweisbar. Ein Beispiel wäre x in der Anweisung let x = 5; weil x auf alles passt und daher nicht fehlschlagen kann. Muster, die für irgendeinen möglichen Wert nicht passen können, sind abweisbar. Ein Beispiel wäre Some(x) im Ausdruck if let Some(x) = a_value, denn wenn der Wert in der Variablen a_value eher None als Some ist, wird das Muster Some(x) nicht passen.

Funktionsparameter, let-Anweisungen und for-Schleifen können nur unabweisbare Muster akzeptieren, da das Programm nichts Sinnvolles tun kann, wenn die Werte nicht passen. Die Ausdrücke if let und while let akzeptieren abweisbare und unabweisbare Muster, aber der Compiler warnt vor unabweisbaren Mustern, weil sie per Definition dazu gedacht sind, mit einem möglichen Fehlerfall umzugehen: Die Funktionalität einer Bedingung besteht in ihrer Fähigkeit, sich abhängig von Erfolg oder Fehlerfall unterschiedlich zu verhalten.

Im Allgemeinen solltest du dich nicht um die Unterscheidung zwischen abweisbaren und unabweisbaren Mustern kümmern müssen; du musst jedoch mit dem Konzept der Abweisbarkeit vertraut sein, damit du reagieren kannst, wenn du es in einer Fehlermeldung siehst. In diesen Fällen musst du entweder das Muster oder das Konstrukt, in dem du das Muster verwendest, ändern, je nach dem beabsichtigten Verhalten des Codes.

Betrachten wir ein Beispiel dafür, was passiert, wenn wir versuchen, ein abweisbares Muster zu verwenden, wo Rust ein unabweisbares Muster erfordert und umgekehrt. Codeblock 18-8 zeigt eine let-Anweisung, allerdings haben wir für das Muster Some(x) angegeben, ein abweisbares Muster. Wie zu erwarten ist, lässt sich dieser Code nicht kompilieren.

fn main() {
    let some_option_value: Option<i32> = None;
    let Some(x) = some_option_value;
}

Codeblock 18-8: Versuch, ein abweisbares Muster mit let zu verwenden

Wenn some_option_value ein None-Wert wäre, würde er nicht zum Muster Some(x) passen, was bedeutet, dass das Muster abweisbar ist. Die let-Anweisung kann jedoch nur ein unabweisbares Muster akzeptieren, weil es nichts Gültiges gibt, was der Code mit einem None-Wert tun kann. Zur Kompilierzeit wird sich Rust beschweren, dass wir versucht haben, ein abweisbares Muster zu verwenden, wo ein unabweisbares Muster erforderlich ist:

$ cargo run
   Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns)
error[E0005]: refutable pattern in local binding
 --> src/main.rs:3:9
  |
3 |     let Some(x) = some_option_value;
  |         ^^^^^^^ pattern `None` not covered
  |
  = note: `let` bindings require an "irrefutable pattern", like a `struct` or an `enum` with only one variant
  = note: for more information, visit https://doc.rust-lang.org/book/ch18-02-refutability.html
  = note: the matched value is of type `Option<i32>`
help: you might want to use `let else` to handle the variant that isn't matched
  |
3 |     let Some(x) = some_option_value else { todo!() };
  |                                     ++++++++++++++++

For more information about this error, try `rustc --explain E0005`.
error: could not compile `patterns` (bin "patterns") due to 1 previous error

Da wir nicht jeden gültigen Wert mit dem Muster Some(x) abgedeckt haben (und auch nicht abdecken konnten!), erzeugt Rust zu Recht einen Kompilierfehler.

Wenn wir ein abweisbares Muster haben, obwohl ein unabweisbares Muster benötigt wird, können wir den Code, der das Muster verwendet, korrigieren: Anstatt let zu verwenden, können wir if let verwenden. Wenn das Muster dann nicht passt, überspringt der Code einfach den Code in den geschweiften Klammern und gibt ihm die Möglichkeit, gültig fortzufahren. Codeblock 18-9 zeigt, wie der Code in Codeblock 18-8 zu korrigieren ist.

fn main() {
    let some_option_value: Option<i32> = None;
    if let Some(x) = some_option_value {
        println!("{x}");
    }
}

Codeblock 18-9: Verwenden von if let und eines Blocks mit abweisbaren Mustern anstelle von let

Wir haben den Code repariert! Dieser Code ist jetzt vollkommen gültig. Wenn wir if let allerdings ein unabweisbares Muster geben, das immer passt, z.B. x, wie in Codeblock 18-10 gezeigt, gibt der Compiler eine Warnung aus.

fn main() {
    if let x = 5 {
        println!("{x}");
    };
}

Codeblock 18-10: Der Versuch, ein unabweisbares Muster mit if let zu verwenden

Rust beklagt, dass es keinen Sinn macht, if let mit einem unabweisbaren Muster zu verwenden:

$ cargo run
   Compiling patterns v0.1.0 (file:///projects/patterns)
warning: irrefutable `if let` pattern
 --> src/main.rs:2:8
  |
2 |     if let x = 5 {
  |        ^^^^^^^^^
  |
  = note: this pattern will always match, so the `if let` is useless
  = help: consider replacing the `if let` with a `let`
  = note: `#[warn(irrefutable_let_patterns)]` on by default

warning: `patterns` (bin "patterns") generated 1 warning
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.39s
     Running `target/debug/patterns`
5

Aus diesem Grund müssen match-Zweige abweisbare Muster verwenden, mit Ausnahme des letzten Zweigs, bei dem alle verbleibenden Werte mit einem unabweisbaren Muster übereinstimmen sollten. Rust erlaubt es uns, ein unabweisbares Muster in einem match mit nur einem Zweig zu verwenden, aber diese Syntax ist nicht besonders nützlich und könnte durch eine einfachere let-Anweisung ersetzt werden.

Nun, da du weißt, wo du Muster verwenden kannst und den Unterschied zwischen abweisbaren und unabweisbaren Mustern kennst, lass uns alle Syntaxen behandeln, die wir zum Erstellen von Mustern verwenden können.

Die Programmiersprache Rust

Abweisbarkeit: Falls ein Muster (pattern) mal nicht passt