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。
- 直接使用
(2) 常量模式(Constant Pattern)
-
用途 :匹配常量值(如数值、字符串、
null
)。 -
语法 :
csif (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 :
csif (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 :
csvar 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 :
csif (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
and
、or
、not
组合条件。 -
语法 :
csif (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
// 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
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
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。
- 优先使用
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 |