C#模式匹配用法与总结

1. 模式匹配概述​

模式匹配是C# 7.0引入的机制,用于检查数据的类型、值或结构,并提取信息。通过is表达式、switch语句/表达式实现,显著简化条件逻辑,提升代码可读性和安全性。

​核心优势​​:

  • ​简洁性​:减少冗余的类型检查和转换代码。
  • ​安全性​:编译时检查模式有效性(如属性是否存在)。
  • ​表达力​:支持嵌套、递归和逻辑组合模式。

​2. 核心模式类型与语法​

​(1) 类型模式(Type Pattern)​
  • ​用途​:检查对象是否为指定类型,并提取变量。
  • ​语法​if (obj is string s) { Console.WriteLine(s.Length); }
    • 直接使用s无需显式转换,作用域限于条件块内。
​(2) 常量模式(Constant Pattern)​
  • ​用途​ :匹配常量值(如数值、字符串、null)。

  • ​语法​

    cs 复制代码
    if (value is 42) { /* 匹配数值 */ }  
    if (text is null) { /* 匹配空值 */ }  
    if (input is not null) { /* 非空检查 */ }  // C# 9.0+[1,6](@ref)
​(3) 属性模式(Property Pattern, C# 8.0+)​
  • ​用途​:根据对象属性值匹配。

  • ​语法​

    cs 复制代码
    if (person is { Age: >= 18, Name: "Alice" }) { /* 匹配年龄≥18且名为Alice */ }
​(4) 元组与位置模式(Tuple & Positional Pattern)​
  • ​用途​ :解构元组或对象(需实现Deconstruct方法)。

  • ​语法​

    cs 复制代码
    var point = (x: 0, y: 1);  
    if (point is (0, 1)) { /* 匹配坐标 */ }  
    if (pt is (var x, >0) && x == y) { /* 解构并匹配 */ }[
​(5) 列表模式(List Pattern, C# 11+)​
  • ​用途​:匹配数组或列表的元素序列。

  • ​语法​

    cs 复制代码
    if (numbers is [1, 2, .. var rest]) { /* 匹配前两个元素并捕获剩余 */ }
​(6) 逻辑模式(Logical Pattern, C# 9.0+)​
  • ​用途​ :使用andornot组合条件。

  • ​语法​

    cs 复制代码
    if (num is >10 and <20 or 42) { /* 数值范围或等于42 */ }

​3. 主要应用场景​

​(1) 替代类型检查与转换​
cs 复制代码
// 传统写法  
if (shape is Circle) { var c = (Circle)shape; }  
// 模式匹配写法  
if (shape is Circle c) { Console.WriteLine(c.Radius); }
​(2) 简化复杂条件逻辑​
cs 复制代码
string TaxCategory(IncomeData data) => data switch {  
    { Income: <10000 } => "低收入",  
    { Income: >=10000 and <50000, IsCitizen: true } => "中等收入公民",  
    _ => "其他"  
}
​(3) 处理嵌套对象​
cs 复制代码
if (student is { Address.City: "Beijing" }) { /* 匹配嵌套属性 */ }

​4. 版本支持与最佳实践​

  • ​版本演进​
    • C# 7.0:基础类型、常量模式。
    • C# 8.0:属性模式、递归模式、switch表达式。
    • C# 9.0:逻辑模式(and/or/not)。
    • C# 11:列表模式、切片模式。
  • ​最佳实践​
    • 优先使用switch表达式替代多重if-else
    • 结合not null避免空引用异常。
    • 对复杂结构使用递归模式提升可读性。

​5. 模式匹配 vs. if语句​

​特性​ ​模式匹配​ if语句​
​简洁性​ 高(减少冗余代码) 低(需显式类型检查)
​可读性​ 高(逻辑直观) 嵌套复杂时较差
​适用场景​ 复杂条件、类型检查 简单条件判断
​类型安全​ 编译时检查 需手动处理转换异常 2 5

参考:

  1. C#模式匹配详解
  2. 再聊 C# 里的模式匹配,10个常用方法总结
  3. 模式匹配概述
  4. C# 模式匹配及常见形式
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