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C#模式匹配用法与总结

news 2025/8/4 7:52:21

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：

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：

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：

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：

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and、or、not组合条件。

语法：

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

// 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

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

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