C#学习第30天： 匹配模式

模式匹配（Pattern Matching）是 C# 中一个强大且灵活的特性，允许开发者以更直观的方式检查数据结构，并根据特定模式执行操作。

随着 C# 语言版本的发展，模式匹配的功能越来越丰富，为处理复杂数据提供了极大的便利。

本文将深入介绍 C# 中的模式匹配，并提供各种使用场景的示例。

目录

[1. 类型模式](#1. 类型模式)

2.常量模式

3.属性模式

4.位置模式

5.组合模式

[6. when 子句](#6. when 子句)

[7. switch 表达式](#7. switch 表达式)

8.递归模式

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1. 类型模式

说明

类型模式用于检查一个对象是否是某个特定的类型。如果匹配成功，可以直接将对象解构为该类型的变量。

示例

object data = 42;

if (data is int number)
{
    Console.WriteLine($"The number is {number}.");
}

object text = "Hello, C#";

if (text is string message)
{
    Console.WriteLine($"Message length: {message.Length}");
}

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2.常量模式

说明

常量模式用于检查对象的值是否与某个常量相等，通常在 switch 语句中使用。

示例

string command = "start";

switch (command)
{
    case "start":
        Console.WriteLine("Starting...");
        break;
    case "stop":
        Console.WriteLine("Stopping...");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Unknown command");
        break;
}

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3.属性模式

说明

属性模式用来检查对象的属性是否满足某些条件。它使用冒号 : 来分隔属性名称和匹配条件。

示例

public class Rectangle
{
    public int Width { get; set; }
    public int Height { get; set; }
}

Rectangle rect = new Rectangle { Width = 10, Height = 5 };

if (rect is { Width: > 5, Height: < 10 })
{
    Console.WriteLine("Rectangle is within the desired dimensions.");
}

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4.位置模式

说明

位置模式适用于元组和记录类型，允许通过解构检查对象的元素。

示例

var point = (X: 10, Y: 20);

if (point is (10, 20))
{
    Console.WriteLine("Point is at the expected location.");
}

public record Circle(int Radius, (int X, int Y) Center);

Circle circle = new Circle(5, (0, 0));

if (circle is Circle(5, (0, 0)))
{
    Console.WriteLine("Circle is at the origin with radius 5.");
}

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5.组合模式

说明

组合模式允许使用逻辑运算符将多个模式组合在一起，形成更复杂的匹配条件。

示例

object item = 25;

if (item is int i && i > 10)
{
    Console.WriteLine("The integer is greater than 10.");
}

string input = "example";

if (input is not null && input.Length > 5)
{
    Console.WriteLine("The input string is longer than 5 characters.");
}

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6. when 子句

说明

when 子句允许在模式匹配中添加额外的条件判断。它可以与 switch 语句结合使用。

示例

int score = 85;

switch (score)
{
    case int n when n >= 90:
        Console.WriteLine("Grade: A");
        break;
    case int n when n >= 80:
        Console.WriteLine("Grade: B");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Below B");
        break;
}

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7. switch 表达式

说明

switch 表达式引入了一种简洁的语法来表达基于模式的分支。

示例

string status = "running";

string message = status switch
{
    "running" => "The system is running.",
    "stopped" => "The system has stopped.",
    _ => "Unknown status."
};

Console.WriteLine(message);

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8.递归模式

说明

递归模式允许对嵌套的数据结构进行深层次的模式匹配。

示例

public record TreeNode(string Name, TreeNode? Left, TreeNode? Right);

var root = new TreeNode("Root", new TreeNode("Left", null, null), new TreeNode("Right", null, null));

if (root is TreeNode("Root", TreeNode("Left", null, null), TreeNode("Right", null, null)))
{
    Console.WriteLine("Matched the entire tree structure.");
}

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不同类型的模式匹配适用于不同的场景，可以显著提高代码的可读性和维护性。希望本文能帮助你更好地理解和应用 C# 中的模式匹配特性。如果你有任何疑问或需要进一步的帮助，请随时留言交流！