前言

嗨，大家好！

前两天，我们在《使用 C# 模式匹配，告别难以维护的 if-else 语句》一文中一起探讨了 C# 模式匹配在我们日常开发任务中的应用，引发了很多小伙伴的热烈讨论。

今天，我总结了模式匹配 10 个常用方法，我们继续一起深入挖掘 C# 模式匹配的魅力，看看它如何帮助我们编写更简洁、更易读且更具表现力的代码！

一些澄清

有的小伙伴以为有了模式匹配，就可以彻底抛弃if-else 语句了。

其实不然，模式匹配本质上也是一种高级的条件判断方式，它提供了一种更灵活的方式来进行条件判断，特别是新的switch 表达式语法，可以更灵活地控制逻辑，简化复杂逻辑的判断，编写出更具表现力和功能强大的代码。

基本语法

1. 使用 is 关键字进行类型模式匹配

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

2. 在 switch 语句中使用模式匹配

从 C# 8.0 开始，switch 语句被增强为switch 表达式，允许更简洁的语法（特别是结合when 子句），并且可以直接返回值，可以替代传统的条件语句，提高代码的可读性和简洁性。

普通switch 表达式：

var time = DateTime.Now;
switch (time)
{
    case { Year: 2023 or 2024, Month: <= 12, Day: 12 } t:
        Console.WriteLine($"the first day of every month in the first half of 2020 and 2021");
        break;
}

在switch 表达式中直接返回值的简洁写法：

string GetAnimalSound(Animal animal) => animal switch
{
    Dog => "Woof!",
    Cat => "Meow!",
    _ => "Unknown sound"
};

10 常用的使用方法

1. 类型模式

检查一个表达式是否属于特定类型，并且可以选择性地将该表达式转换为该类型。

object obj = "Hello, World!";
if (obj is string str)
{
    Console.WriteLine($"String length: {str.Length}");
}

2. 常量模式

检查一个表达式的值是否等于某个常量，这是最简单的模式匹配形式。

object value = 42;
switch (value)
{
    case 42:
        Console.WriteLine("The answer to life, the universe, and everything.");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("Just another number.");
        break;
}

3. 属性模式

允许你根据对象的属性值进行匹配，这在处理复杂对象时非常有用

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

Person person = new() { Name = "Alice", Age = 30 };

switch (person)
{
    case Person p when p.Age < 18:
        Console.WriteLine($"{p.Name} is a minor.");
        break;
    case Person p when p.Age >= 18 && p.Age < 65:
        Console.WriteLine($"{p.Name} is an adult.");
        break;
    case Person p when p.Age >= 65:
        Console.WriteLine($"{p.Name} is a senior citizen.");
        break;
}

4. 关系模式

使用关系运算符（如<,>）进行匹配

object value = 7;
if (value is int a && a > 6) 
{ 
    Console.WriteLine(a); 
}

5. 逻辑模式

使用逻辑运算符（如and,or,not）组合多个模式

object value = 7;
if (value is int a && a > 6 && a < 10) 
{ 
    Console.WriteLine(a); 
}

6. 元组模式

允许你对元组中的元素进行解构和匹配

var point = (x: 10, y: 20);

switch (point)
{
    case (0, 0):
        Console.WriteLine("Origin");
        break;
    case (var x, 0):
        Console.WriteLine($"On X-axis at ({x}, 0)");
        break;
    case (0, var y):
        Console.WriteLine($"On Y-axis at (0, {y})");
        break;
    case (var x, var y):
        Console.WriteLine($"Point at ({x}, {y})");
        break;
}

7. 位置模式

位置模式可以对对象的属性进行检查和匹配

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

void CheckPerson(Person person)
{
    switch (person)
    {
        case { Name: "Alice", Age: 30 }:
            Console.WriteLine("Found Alice, Age 30");
            break;
        default:
            // 如果有其他情况需要处理，可以在这里添加逻辑
            break;
    }
}

8. 递归模式

C# 8.0 引入了对更复杂对象结构的模式匹配，允许嵌套匹配。

public class Animal
{
    public string Type { get; set; }
}

public class Dog : Animal
{
    public string Breed { get; set; }
}

void CheckAnimal(Animal animal)
{
    switch (animal)
    {
        case Dog { Breed: "Labrador" }:
            Console.WriteLine("It's a Labrador!");
            break;
    }
}

9. 列表模式

列表模式允许将数组或列表与一系列模式进行匹配。

列表模式的语法是用方括号括起来的值。

例如：

int[] numbers = { 1, 2, 3 };
// 使用列表模式来匹配一个整数数组
Console.WriteLine(numbers is [1, 2, 3]); // True

事实上，列表模式可以使用任何模式，包括常量、类型、属性和关系模式。

例如：

List<int> numbers = new() { 1, 2, 3 };

// 使用弃元模式（_）和 var 模式来匹配数组中的元素
if (numbers is [var first, _, _])
{
    Console.WriteLine($"列表中的第 1 个元素是 {first}。");
}

// 输出:
// 列表中的第 1 个元素是 1。

10. 切片模式

切片模式允许匹配零个或多个元素的序列。

切片模式的语法是两个点（..）。

例如，以下代码展示了如何使用切片模式来匹配数组中的元素：

void MatchMessage(string message)
{
    var result = message is ['a' or 'A', .. var s, 'a' or 'A']
        ? $"Message {message} matches; inner part is {s}."
        : $"Message {message} doesn't match.";
    Console.WriteLine(result);
}
MatchMessage("aBBA");  // 输出: Message aBBA matches; inner part is BB.
MatchMessage("apron");  // 输出: Message apron doesn't match.

PS：可以利用切片模式的特点丢弃或捕获零个或多个元素。例如：

void List_Pattern(object[] num)
{
    int a = 0;

    // 匹配数组中的前三个元素，并将第三个元素赋值给变量third
    if (num is [1, int, var third, _])
    {
        Console.WriteLine("第一个为整数1");
        Console.WriteLine("第二个为整数类型");
        Console.WriteLine($"第三个为{third.ToString()}");
        Console.WriteLine("第四个随便");
    }
}

总结

总而言之，C# 里的模式匹配功能强大且灵活，允许我们轻松地进行条件判断和数据解构，对于更复杂的数据结构和逻辑流程，模式匹配也提供了非常强大的支持，不妨在你的项目中应用起来，相信不会让你失望的！