前言

嗨，大家好！

前兩天，我們在《使用 C# 模式匹配，告別難以維護的 if-else 語句》一文中一起探討了 C# 模式匹配在我們日常開發任務中的應用，引發了很多小伙伴的熱烈討論。

今天，我總結了模式匹配 10 個常用方法，我們繼續一起深入挖掘 C# 模式匹配的魅力，看看它如何幫助我們編寫更簡潔、更易讀且更具表現力的代碼！

一些澄清

有的小伙伴以為有了模式匹配，就可以徹底拋棄if-else 語句了。

其實不然，模式匹配本質上也是一種高級的條件判斷方式，它提供了一種更靈活的方式來進行條件判斷，特別是新的switch 表達式語法，可以更靈活地控制邏輯，簡化復雜邏輯的判斷，編寫出更具表現力和功能強大的代碼。

基本語法

1. 使用 is 關鍵字進行類型模式匹配

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

2. 在 switch 語句中使用模式匹配

從 C# 8.0 開始，switch 語句被增強為switch 表達式，允許更簡潔的語法（特別是結合when 子句），并且可以直接返回值，可以替代傳統的條件語句，提高代碼的可讀性和簡潔性。

普通switch 表達式：

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 表達式中直接返回值的簡潔寫法：

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

10 常用的使用方法

1. 類型模式

檢查一個表達式是否屬于特定類型，并且可以選擇性地將該表達式轉換為該類型。

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

2. 常量模式

檢查一個表達式的值是否等于某個常量，這是最簡單的模式匹配形式。

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. 屬性模式

允許你根據對象的屬性值進行匹配，這在處理復雜對象時非常有用

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. 關系模式

使用關系運算符（如<,>）進行匹配

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

5. 邏輯模式

使用邏輯運算符（如and,or,not）組合多個模式

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

6. 元組模式

允許你對元組中的元素進行解構和匹配

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

位置模式可以對對象的屬性進行檢查和匹配

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:
            // 如果有其他情況需要處理，可以在這里添加邏輯
            break;
    }
}

8. 遞歸模式

C# 8.0 引入了對更復雜對象結構的模式匹配，允許嵌套匹配。

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

列表模式允許將數組或列表與一系列模式進行匹配。

列表模式的語法是用方括號括起來的值。

例如：

int[] numbers = { 1, 2, 3 };
// 使用列表模式來匹配一個整數數組
Console.WriteLine(numbers is [1, 2, 3]); // True

事實上，列表模式可以使用任何模式，包括常量、類型、屬性和關系模式。

例如：

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

// 使用棄元模式（_）和 var 模式來匹配數組中的元素
if (numbers is [var first, _, _])
{
    Console.WriteLine($"列表中的第 1 個元素是 {first}。");
}

// 輸出:
// 列表中的第 1 個元素是 1。

10. 切片模式

切片模式允許匹配零個或多個元素的序列。

切片模式的語法是兩個點（..）。

例如，以下代碼展示了如何使用切片模式來匹配數組中的元素：

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");  // 輸出: Message aBBA matches; inner part is BB.
MatchMessage("apron");  // 輸出: Message apron doesn't match.

PS：可以利用切片模式的特點丟棄或捕獲零個或多個元素。例如：

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

    // 匹配數組中的前三個元素，并將第三個元素賦值給變量third
    if (num is [1, int, var third, _])
    {
        Console.WriteLine("第一個為整數1");
        Console.WriteLine("第二個為整數類型");
        Console.WriteLine($"第三個為{third.ToString()}");
        Console.WriteLine("第四個隨便");
    }
}

總結

總而言之，C# 里的模式匹配功能強大且靈活，允許我們輕松地進行條件判斷和數據解構，對于更復雜的數據結構和邏輯流程，模式匹配也提供了非常強大的支持，不妨在你的項目中應用起來，相信不會讓你失望的！