C# 使用模式匹配以及 is 和 as 运算符安全地进行强制转换

[is 运算符](#is 运算符)
[as 运算符](#as 运算符)
模式匹配
使用场景
拓展
- 父类和子类的检查
- 校验与对象类型

is 运算符

用于检查一个对象是否是特定类型。C# 7 引入了 is 运算符的模式匹配功能，可以在检查类型的同时进行类型转换

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object obj = "Hello, world!";

if (obj is string str)
{
    Console.WriteLine($"String length: {str.Length}");
}

is 运算符不仅检查 obj 是否是 string 类型，还将其转换为 str 变量，并在条件块中使用。这样可以避免不必要的显式转换，提高代码的安全性和简洁性。

as 运算符

运算符用于尝试将一个对象转换为特定类型。如果转换成功，则返回转换后的对象；如果转换失败，则返回 null

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object obj = "Hello, world!";
string str = obj as string;

if (str != null)
{
    Console.WriteLine($"String length: {str.Length}");
}
else
{
    Console.WriteLine("obj is not a string.");
}

这里 obj 被尝试转换为 string 类型，并赋值给 str。随后可以通过 str != null 来检查转换是否成功，从而避免不安全的显式类型转换。

模式匹配

C# 7 引入了模式匹配特性，使得你可以在 switch 语句和 is 运算符中结合模式进行类型检查和转换

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object obj = 42;

switch (obj)
{
    case int i:
        Console.WriteLine($"Integer: {i}");
        break;
    case string s:
        Console.WriteLine($"String: {s}");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Unknown type.");
        break;
}

这里 switch 语句通过模式匹配直接检查 obj 的类型，并将其转换为对应的类型变量 i 或 s。这种方式不仅简化了类型检查的代码，还确保了类型转换的安全性。

使用场景

类型检查：在处理未知类型的对象时，使用 is 或模式匹配可以进行类型检查并转换，避免了不安全的显式转换。
多态性：在继承关系中，is 和 as 可以用于检查和转换对象为基类或子类，这可以在运行时决定对象的具体类型。
代码简洁性：模式匹配可以结合 switch 语句或 is 来简化类型检查和转换的代码逻辑，使其更易读。

拓展

is 和 as 运算符在类型检查和转换时，会考虑对象的实际类型以及继承关系

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class Animal {}
class Dog : Animal {}

object obj = new Dog();

if (obj is Animal animal) {
    Console.WriteLine("It's an Animal.");
}

Animal animal = obj as Animal;

if (animal != null) {
    Console.WriteLine("It's an Animal.");
}

obj 是 Dog 的实例，但 Dog 继承自 Animal，所以 is Animal 检查会成功，并将 obj 转换为 animal

父类和子类的检查

is 和 as 运算符都可以识别并转换父类和子类之间的关系。

向上转换（Upcasting）：将子类转换为父类是安全的，也可以直接使用 is 或 as 来实现。
向下转换（Downcasting）：如果需要将父类转换为子类，你需要确保类型匹配，否则转换会失败。

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Animal animal = new Dog();
Dog dog = animal as Dog;

if (dog != null) {
    Console.WriteLine("It's a Dog.");
}

在这里，我们将 animal 向下转换为 Dog。如果 animal 实际上不是 Dog 的实例，则转换会失败，dog 会是 null。

继承链的完整性：is 和 as 会识别整个继承链。因此，你可以使用它们来检查父类、子类甚至兄弟类之间的关系。

校验与对象类型

is 和 as 在类型检查和转换时，并不一定要求目标类型是 object。

is 和 as 运算符在类型检查和转换时，也可以用于泛型类型。

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class Box<T> {}

object obj = new Box<int>();

if (obj is Box<int> boxInt) {
    Console.WriteLine("It's a Box<int>.");
}

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Box<string> boxString = new Box<string>();
object obj = boxString;

Box<string> convertedBox = obj as Box<string>;

if (convertedBox != null) {
    Console.WriteLine("Successfully converted to Box<string>.");
}