سرزمین راست: ماجراهای فریس خرچنگ فضایی

فصل ۶: ماشین انتخاب لباس (Enums و Match)

📑 فهرست فصل

۶.۱. امروز هوا چطوره؟ (Enum)
۶.۱.۱. داستان: کمد لباس هوشمند فریس
۶.۱.۲. مشکل: عدد یا رشته؟
۶.۱.۳. تعریف enum با حالت‌های مختلف
۶.۱.۴. ساختن مقدار از enum
۶.۲. یک کمد پر از لباس (Enum with Data)
۶.۲.۱. هر حالت می‌تواند داده‌ی متفاوتی داشته باشد
۶.۲.۲. تعریف enum با داده
۶.۲.۳. ساختن نمونه از enum با داده
۶.۲.۴. تفاوت enum با struct
۶.۳. کیف گمشده (Option)
۶.۳.۱. داستان: دنبال کلید سفینه
۶.۳.۲. معرفی Option
۶.۳.۳. استفاده از Some و None
۶.۳.۴. چرا Option بهتر از null است؟
۶.۳.۵. متدهای مفید روی Option
۶.۳.۶. تمرین: تابع safe_divide
۶.۴. ریموت کنترل هوشمند (Match)
۶.۴.۱. مشکل: چطور بر اساس مقدار enum تصمیم بگیریم؟
۶.۴.۲. معرفی match
۶.۴.۳. شرط exhaustive (همه حالت‌ها باید پوشش داده شوند)
۶.۴.۴. استخراج داده از enum با match
۶.۴.۵. الگوی catch-all با _
۶.۴.۶. match با Option
۶.۴.۷. if let برای ساده‌تر شدن
۶.۴.۸. تمرین: ارزش سکه‌ها
۶.۵. پروژه: ماشین لباسشویی هوشمند
۶.۵.۱. تعریف enum برای آب و هوا
۶.۵.۲. تابع پیشنهاد لباس
۶.۵.۳. گرفتن ورودی از کاربر
۶.۵.۴. استفاده از Option برای رنگ دلخواه
۶.۶. جمع‌بندی و چالش
۶.۶.۱. مرور مفاهیم
۶.۶.۲. چالش: ماشین حساب با Result

۶.۱. امروز هوا چطوره؟ (Enum)

۶.۱.۱. داستان: کمد لباس هوشمند فریس

فریس یک کمد لباس جادویی دارد که می‌تواند بر اساس وضعیت آب و هوا بهش بگوید چه لباسی بپوشد. اما آب و هوا فقط یک حالت نیست؛ می‌تواند آفتابی، بارونی، برفی یا ابری باشد. فریس می‌خواهد در برنامه‌اش این چهار حالت را ذخیره کند. به جای اینکه از عدد یا متن ساده استفاده کند (که ممکن است اشتباه تایپی پیش بیاید)، Rust یک ابزار عالی به اسم enum دارد.
این یعنی کامپیوتر می‌تواند مثل انسان‌ها در دسته‌ها فکر کند – گامی دیگر به سوی جادوگر کامپیوتر شدن! 🧙‍♂️

۶.۱.۲. مشکل: عدد یا رشته؟

فرض کن می‌خواستیم با عدد کار کنیم:

#![allow(unused)]
fn main() {
let weather = 1; // ۱ یعنی آفتابی، ۲ یعنی بارانی، ...
}

اما اگر اشتباهی عدد ۵ را بگذاریم چه؟ یا با متن:

#![allow(unused)]
fn main() {
let weather = "sunny";
}

اگر "suny" تایپ کنیم (یک حرف جا بندازیم)، برنامه گیج می‌شود! enum این مشکل را حل می‌کند. فقط اجازه می‌دهد از یک لیست مشخص انتخاب کنی. هیچ چیز دیگری مجاز نیست.

۶.۱.۳. تعریف enum با حالت‌های مختلف

با کلمه‌ی کلیدی enum یک نوع جدید می‌سازیم که فقط می‌تواند یکی از چند مقدار مشخص را داشته باشد:

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Weather {
    Sunny,
    Rainy,
    Snowy,
    Cloudy,
}
}

حالا Weather یک نوع داده‌ی جدید شده، درست مثل i32 یا String. اما فقط چهار مقدار مجاز دارد.

۶.۱.۴. ساختن مقدار از enum

برای ساختن یک مقدار از این enum، اسم enum را می‌نویسیم، بعد دو تا دونقطه (::) و سپس حالت مورد نظر:

#![allow(unused)]
fn main() {
let today = Weather::Sunny;
let tomorrow = Weather::Rainy;
}

:: یعنی «از داخل این enum، آن حالت خاص را انتخاب کن».

👨‍👩‍👧 نکته برای والدین و مربیان
Enumها (شمارنده‌ها) یکی از مفاهیم خوش‌ساخت Rust هستند که به کودکان کمک می‌کنند تا «دسته‌بندی» را در برنامه‌نویسی بفهمند. کتاب رسمی Rust فصل کاملی درباره‌ی enumها دارد:
doc.rust-lang.org/book/ch06-00-enums.html

۶.۲. یک کمد پر از لباس (Enum with Data)

۶.۲.۱. هر حالت می‌تواند داده‌ی متفاوتی داشته باشد

همه‌ی روزهای آفتابی یک‌جور نیستند. گاهی هوا ۲۵ درجه است، گاهی ۳۵ درجه. برای روزهای بارونی شاید بخواهیم رنگ چتر را هم بدانیم. enum در Rust می‌تواند برای هر حالت، داده‌ی اضافی نگه دارد!

۶.۲.۲. تعریف enum با داده

#![allow(unused)]
fn main() {
enum WeatherInfo {
    Sunny { temperature: u8 },
    Rainy { umbrella_color: String },
    Snowy { scarf_material: String },
    Cloudy,
}
}

🔹 Sunny یک فیلد به اسم temperature از نوع u8 دارد.
🔹 Rainy یک فیلد umbrella_color از نوع String دارد.
🔹 Snowy یک فیلد scarf_material از نوع String دارد.
🔹 Cloudy هیچ داده‌ی اضافی‌ای ندارد.

۶.۲.۳. ساختن نمونه از enum با داده

#![allow(unused)]
fn main() {
let sunny_day = WeatherInfo::Sunny { temperature: 32 };
let rainy_day = WeatherInfo::Rainy { umbrella_color: String::from("قرمز") };
let snowy_day = WeatherInfo::Snowy { scarf_material: String::from("پشمی") };
let cloudy_day = WeatherInfo::Cloudy;
}

۶.۲.۴. تفاوت enum با struct

🔹 struct: همه‌ی فیلدها همیشه وجود دارند. مثلاً یک Monster همیشه اسم، رنگ، پا و قدرت دارد.
🔹 enum: فقط یکی از حالت‌ها انتخاب می‌شود. یک WeatherInfo یا آفتابی است یا بارونی یا برفی یا ابری. نمی‌تواند همزمان هم دما داشته باشد هم رنگ چتر!

۶.۳. کیف گمشده (Option)

۶.۳.۱. داستان: دنبال کلید سفینه

فریس همیشه کلید سفینه‌اش را در کیفش می‌گذارد. اما بعضی روزها یادش می‌رود و کیف خالی است! در برنامه‌نویسی، ما به این موقعیت می‌گوییم «ممکن است چیزی وجود داشته باشد یا نداشته باشد». در خیلی از زبان‌ها از null استفاده می‌کنند، اما null خیلی خطرناک است و باعث کرش برنامه می‌شود. Rust اصلاً null ندارد؛ به جایش از Option استفاده می‌کند.

۶.۳.۲. معرفی Option<T>

Option یک enum بسیار پرکاربرد است که در کتابخانه‌ی استاندارد Rust تعریف شده:

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Option<T> {
    Some(T),
    None,
}
}

T یعنی «هر نوعی می‌تواند اینجا قرار بگیرد». Some(T) یعنی «یک چیز از نوع T داریم»، و None یعنی «هیچی نداریم».

۶.۳.۳. استفاده از Some و None

#![allow(unused)]
fn main() {
let key = Some(String::from("کلید طلایی")); // کلید هست
let no_key: Option<String> = None;          // کلید نیست
}

اگر فقط None بنویسی، باید به کامپایلر بگویی که چه نوعی را انتظار داری (مثلاً Option<String>).

۶.۳.۴. چرا Option بهتر از null است؟

در زبان‌هایی که null دارند، اگر فراموش کنی چک کنی چیزی null هست یا نه، برنامه ممکن است یکهو بترکد. اما در Rust، کامپایلر مجبورت می‌کند هر دو حالت Some و None را بررسی کنی. این‌طوری برنامه‌ات خیلی امن‌تر می‌شود! 🛡️

۶.۳.۵. متدهای مفید روی Option

🔹 .unwrap(): اگر Some بود مقدار درونش را می‌دهد، اگر None بود برنامه را متوقف می‌کند. (فقط وقتی ۱۰۰٪ مطمئنی خالی نیست استفاده کن!)
🔹 .unwrap_or(default): اگر None بود، یک مقدار پیش‌فرض برمی‌گرداند.
🔹 .is_some() / .is_none(): چک می‌کند مقدار هست یا نه.

#![allow(unused)]
fn main() {
let key = Some(String::from("abc"));
let value = key.unwrap_or(String::from("کلید پیدا نشد"));
println!("{}", value); // abc
}

۶.۳.۶. تمرین: تابع safe_divide

یک تابع به اسم safe_divide بنویس که دو عدد اعشاری (f64) بگیرد. اگر عدد دوم صفر نبود، حاصل تقسیم را درون Some برگرداند، در غیر این صورت None برگرداند.

💡 پاسخ:

fn safe_divide(a: f64, b: f64) -> Option<f64> {
    if b == 0.0 {
        None
    } else {
        Some(a / b)
    }
}

fn main() {
    let result = safe_divide(10.0, 2.0);
    match result {
        Some(r) => println!("نتیجه: {}", r),
        None => println!("خطا: تقسیم بر صفر"),
    }
}

۶.۴. ریموت کنترل هوشمند (Match)

۶.۴.۱. مشکل: چطور بر اساس مقدار enum تصمیم بگیریم؟

حالا که می‌دانیم هوا Sunny است یا Rainy، چطور به کاربر بگوییم چه لباسی بپوشد؟ می‌توانیم از چند تا if استفاده کنیم، اما Rust یک ابزار خیلی قشنگ‌تر دارد: match.

۶.۴.۲. معرفی match

match مثل یک دستگاه جورکننده است: یک مقدار را می‌گیرد و با الگوهای مختلف مقایسه می‌کند. اولین الگویی که جواب بدهد، اجرا می‌شود.

#![allow(unused)]
fn main() {
let weather = Weather::Sunny;

match weather {
    Weather::Sunny => println!("کلاه آفتابی بگذار!"),
    Weather::Rainy => println!("چتر بردار!"),
    Weather::Snowy => println!("شال‌گردن ببند!"),
    Weather::Cloudy => println!("هوا عالی است، هر چه دوست داری!"),
}
}

۶.۴.۳. شرط exhaustive (همه حالت‌ها باید پوشش داده شوند)

در match باید همه‌ی حالت‌های ممکن را بررسی کنی. اگر حتی یکی را فراموش کنی، کامپایلر بهت خطا می‌دهد و می‌گوید «فلان حالت را پوشش نداده‌ای». این خیلی خوب است چون دیگر حالت‌های فراموش‌شده باعث باگ نمی‌شوند!

۶.۴.۴. استخراج داده از enum با match

اگر enum ما داده‌ی اضافی داشته باشد، می‌توانیم آن داده را در match بیرون بکشیم و استفاده کنیم:

#![allow(unused)]
fn main() {
let info = WeatherInfo::Sunny { temperature: 35 };

match info {
    WeatherInfo::Sunny { temperature } => {
        println!("آفتابی با دمای {} درجه، کلاه بگذار!", temperature);
    }
    WeatherInfo::Rainy { umbrella_color } => {
        println!("بارونی، چتر {} را بردار", umbrella_color);
    }
    // بقیه حالت‌ها...
}
}

۶.۴.۵. الگوی catch-all با _

گاهی فقط به یک یا دو حالت اهمیت می‌دهیم و بقیه برایمان فرقی ندارند. می‌توانیم از _ (خط زیرین) به معنی «هر چیز دیگر» استفاده کنیم:

#![allow(unused)]
fn main() {
match weather {
    Weather::Sunny => println!("بریم پارک!"),
    _ => println!("امروز خانه بمانیم بهتر است"),
}
}

۶.۴.۶. match با Option

match با Option خیلی خوب جواب می‌دهد:

#![allow(unused)]
fn main() {
let key = Some(String::from("کلید طلایی"));

match key {
    Some(k) => println!("کلید پیدا شد: {}", k),
    None => println!("کلید گم شده، باید بگردیم!"),
}
}

۶.۴.۷. if let برای ساده‌تر شدن

اگر فقط به یک حالت خاص اهمیت می‌دهیم و می‌خواهیم بقیه را نادیده بگیریم، می‌توانیم از if let استفاده کنیم که کوتاه‌تر است:

#![allow(unused)]
fn main() {
let weather = Weather::Sunny;

if let Weather::Sunny = weather {
    println!("امروز آفتابی و قشنگ است!");
} else {
    println!("آفتابی نیست.");
}
}

۶.۴.۸. تمرین: ارزش سکه‌ها

یک enum به اسم Coin با حالت‌های Penny، Nickel، Dime و Quarter بساز. سپس تابعی بنویس که یک سکه بگیرد و ارزشش را به سنت برگرداند (Penny=1, Nickel=5, Dime=10, Quarter=25).

💡 پاسخ:

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Coin { Penny, Nickel, Dime, Quarter }

fn value_in_cents(coin: Coin) -> u8 {
    match coin {
        Coin::Penny => 1,
        Coin::Nickel => 5,
        Coin::Dime => 10,
        Coin::Quarter => 25,
    }
}
}

۶.۵. پروژه: ماشین لباسشویی هوشمند

حالا با هم یک برنامه‌ی کوچک می‌نویسیم که از کاربر وضعیت آب و هوا را بپرسد و بر اساسش یک رنگ لباس پیشنهاد بدهد.

۶.۵.۱. تعریف enum برای آب و هوا

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Weather {
    Sunny,
    Rainy,
    Snowy,
    Cloudy,
}
}

۶.۵.۲. تابع پیشنهاد لباس

#![allow(unused)]
fn main() {
fn recommend_shirt(weather: Weather) -> &'static str {
    match weather {
        Weather::Sunny => "سفید (خنک و آفتابی)",
        Weather::Rainy => "آبی (مثل آسمان بارونی)",
        Weather::Snowy => "قرمز (گرم و شاد)",
        Weather::Cloudy => "خاکستری (مناسب هوای ابری)",
    }
}
}

💡 &'static str یعنی یک رشته‌ی ثابت که همیشه در برنامه هست و نیازی به ساخت دوباره ندارد. برای متن‌های کوتاه و از پیش مشخص شده عالی است.

۶.۵.۳. گرفتن ورودی از کاربر

use std::io;

fn main() {
    println!("وضعیت هوا را انتخاب کن:");
    println!("1: آفتابی | 2: بارانی | 3: برفی | 4: ابری");

    let mut input = String::new();
    io::stdin().read_line(&mut input).expect("خطا در خواندن");

    let choice: u32 = input.trim().parse().expect("لطفاً یک عدد وارد کن");

    let weather = match choice {
        1 => Weather::Sunny,
        2 => Weather::Rainy,
        3 => Weather::Snowy,
        4 => Weather::Cloudy,
        _ => {
            println!("عدد نامعتبر، پیش‌فرض آفتابی در نظر گرفته شد.");
            Weather::Sunny
        }
    };

    let shirt = recommend_shirt(weather);
    println!("پیشنهاد من: پیراهن {}", shirt);
}

۶.۵.۴. استفاده از Option برای رنگ دلخواه

حالا فرض کن کاربر یک رنگ خاص دوست دارد. اگر وارد کرد، از همان استفاده کن، در غیر این صورت پیشنهاد خودمان را بده:

#![allow(unused)]
fn main() {
let preferred_color: Option<String> = None; // می‌توانیم بعداً از کاربر بپرسیم
let final_color = match preferred_color {
    Some(color) => color,
    None => recommend_shirt(weather).to_string(),
};
println!("رنگ نهایی: {}", final_color);
}

۶.۶. جمع‌بندی و چالش

۶.۶.۱. مرور مفاهیم

در این فصل یاد گرفتی:
✅ enum نوعی است که فقط می‌تواند یکی از چند حالت مشخص را داشته باشد.
✅ هر حالت می‌تواند داده‌ی مخصوص خودش را داشته باشد.
✅ Option<T> یک enum استاندارد برای «یا چیزی هست، یا هیچی نیست» (Some(T) یا None).
✅ match دستگاهی برای تصمیم‌گیری بر اساس مقدار enum و استخراج داده‌های درون آن است.
✅ if let شکل خلاصه‌شده‌ی match برای وقتی فقط یک حالت مهم است.

🧠 گاهی بعضی چیزها سخت است، و این اشکالی ندارد!
تطبیق الگو با match – مخصوصاً وقتی داده از درون enum بیرون می‌کشی – ممکن است در ابتدا کمی دشوار به نظر برسد. نگران نباش! در کدهای واقعی Rust بارها و بارها از match استفاده می‌شود. هر بار که از آن استفاده کنی، برایت آسان‌تر خواهد شد. تمرین کن و لذت ببر!

۶.۶.۲. چالش: ماشین حساب با Result

به جای Option، از یک enum دیگر به اسم Result استفاده می‌کنیم که برای مدیریت خطاها عالی است:

#![allow(unused)]
fn main() {
enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E),
}
}

یک تابع divide بنویس که دو f64 بگیرد و اگر مقسوم‌علیه صفر نبود، Ok(result) برگرداند، در غیر این صورت Err("تقسیم بر صفر") برگرداند. سپس در main با match نتیجه را چاپ کن.

💡 پاسخ نمونه:

fn divide(a: f64, b: f64) -> Result<f64, &'static str> {
    if b == 0.0 {
        Err("تقسیم بر صفر امکان‌پذیر نیست")
    } else {
        Ok(a / b)
    }
}

fn main() {
    let result = divide(10.0, 2.0);
    match result {
        Ok(r) => println!("نتیجه: {}", r),
        Err(e) => println!("خطا: {}", e),
    }
}

حالا تو می‌دانی چطور با enum و match حالت‌های مختلف را به زیبایی مدیریت کنی. در فصل بعد، یاد می‌گیریم چطور کدهایمان را در فایل‌ها و ماژول‌های مختلف سازماندهی کنیم تا مثل یک کتابخانه‌ی بزرگ و مرتب شود! 📚✨