C# 模式匹配方法 C#如何使用is和switch进行模式匹配

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is模式匹配不仅能判断类型,还可解构数据并过滤条件;switch表达式要求穷尽所有可能,而switch语句则无需覆盖全部情况。

C# 模式匹配方法 C#如何使用is和switch进行模式匹配

is 模式匹配:不只是类型判断,还能解构和条件过滤

is 在 C# 7.0+ 不再只是返回 bool 的类型检查操作符,它支持类型模式、常量模式、变量模式和属性模式。关键在于:**匹配成功时可同时声明并赋值变量**,避免重复转换。

  • 常见错误:写 if (obj is String s) { Use(s); } 却在 Use 外部访问 s —— s 作用域仅限于 if 块内
  • 嵌套解构:支持元组、位置模式(需类型定义 DeconStruct 方法),例如 if (obj is Point(int x, int y) p) 同时提取字段并绑定 p
  • as 对比:as 仅做引用/装箱转换且不支持模式;is 支持所有模式但不提供转换结果(除非用变量模式)
  • 性能无额外开销:编译器会优化为一次类型检查 + 字段读取,不生成多余对象

switch 表达式 vs switch 语句:选哪个取决于是否需要副作用

C# 8.0 引入 switch 表达式(返回值),C# 9.0 加入 switch 语句的模式增强。二者语法相似但语义不同:**表达式必须穷尽所有可能,语句则不需要**。

  • 表达式要求覆盖所有输入:编译器检查是否遗漏 _(弃元)或具体模式,否则报错 CS8509: The switch expression does not handle all possible inputs
  • 语句允许“不处理某些情况”:适合只关心特定子集的场景,比如日志中只记录已知错误码,其余忽略
  • 模式优先级:从上到下匹配,遇到第一个成功模式即停止;注意不要把泛化模式(如 Object o)写在具体模式(如 string s)前面,否则后者永远不触发
  • 使用 when 添加守卫条件:例如 case int i when i > 0 => "positive",但守卫中避免耗时计算或副作用

常见陷阱:NULL泛型约束与模式顺序问题

模式匹配看似直观,但在涉及 null、泛型类型参数或继承链时容易出错。

  • null 匹配:类型模式(如 obj is string s)默认不匹配 null;若需接受 null,改用常量模式 obj is null 或联合模式 obj is string s or null
  • 泛型方法中无法直接对 T 使用类型模式(如 value is int),因为 T 在运行时可能被擦除;可行方案是用 typeof(T) == typeof(int) 配合 Convert.ChangeType,或约束为 struct 后用 switch 表达式处理已知具体类型
  • 继承关系误导:若 Derived 继承 Base,写 obj is Base b 会匹配所有子类实例,但不会解构 Derived 特有字段;要访问子类成员,必须明确写 obj is Derived d
  • switch 表达式中的 goto case 不可用:这是语句特性,表达式只支持 => 和逗号分隔的表达式

何时该用模式匹配而不是传统 if-else 或 as + is

模式匹配不是语法糖替代品,它的价值体现在**结构清晰性与编译期保障**上,尤其在处理多层嵌套数据或异构集合时。

  • 适合用模式匹配:解析 jsON-like 对象树(如 jsonElement)、状态机事件分发、AST 节点遍历、DTO 到领域模型映射
  • 不适合硬套:简单类型判断(如 if (x is int))反而增加阅读成本;高频调用路径中过度嵌套属性模式可能影响可读性与调试体验
  • linq 结合:可在 Whereselect 中用模式匹配过滤/投影,例如 list.OfType().Select(s => s.Length) 可替换为 list.Where(x => x is string).Cast().Select(s => s.Length),但更推荐直接用 list.OfType() 保持语义明确
  • 调试提示:VS 调试器能显示模式匹配变量的当前值,但复杂守卫条件(when)中的局部变量不会自动展开,需手动添加监视

实际项目中最容易被忽略的是模式穷尽性检查——它只在 switch 表达式中强制,而业务代码里大量使用 switch 语句时,新增一种类型却忘记更新分支,就会静默跳过逻辑。

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