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一、模式匹配核心概念
1.什么是模式匹配？
模式匹配是一种检查数据结构是否满足特定条件并提取信息的机制，取代传统的 if-else 或 switch 逻辑，使代码更简洁、安全。
2.核心优势
- 简洁性：减少类型检查和转换的冗余代码
- 安全性：编译时检查模式的有效性（如属性是否存在）
- 表达力：支持嵌套、递归和逻辑组合模式
二、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：变量 is 类型 标识符
object obj = "HaHaHa"
if (obj is string s)
{Console.WriteLine("s.length"); //直接使用s，无需显式转换
}//注意：匹配失败时s不会被赋值2.常量模式（Constant Pattern）
- 用途：匹配常量值（如整数、字符串、null）
- 语法：变量 is [常量值]
int number = 1;
if (number is 1)
{Console.WriteLine("值为1");
}string str = null;
if(text is null)
{Console.WriteLine("空值");
}3.变量模式（Var Pattern）
- 用途：将值捕获到临时变量，通常结合 when 使用
object obj = 3.14;
if (obj is var temp && temp is double)
{Console.WriteLine($"Double value: {temp}");
}4.属性模式（Property Pattern）
- 用途：匹配对象的属性值
class Person
{public string Name { get; set; }public int Age { get; set; }
}Person p = new Person { Name = "VTheshow", Age = 100 };if (p is { Name: "VTheshow", Age: >= 18 })
{Console.WriteLine("VTheshow年龄大于18");
}5.元组模式（Tuple Pattern）
- 用途：同时匹配多个值的元组
var point = (x: 0, y: 1);if (point is (0, 1))
{Console.WriteLine("坐标匹配");
}// 结合类型和属性
var result = point switch
{(0, 0) => "原点",(var x, var y) when x == y => "对角线",_ => "其他"
};6.位置模式（Positional Pattern）
- 用途：匹配解构后的对象（需实现 Deconstruct 方法）
public record Point(int X, int Y); // 自动生成 DeconstructPoint pt = new Point(2, 3);
if (pt is (2, 3))
{Console.WriteLine("匹配坐标 (2,3)");
}7.递归模式（Recursive Pattern）
- 用途：嵌套组合多种模式
if (obj is Person { Name: "HaHa", Age: int age } && age > 20)
{Console.WriteLine("HaHa 年龄超过 20");
}8.逻辑模式（Logical Pattern）
- C#9.0+支持：使用and、or、not组合条件
int num = 15;
if (num is > 10 and < 20)
{Console.WriteLine("介于 10 和 20 之间");
}string text = "effective value"
if (text is not null and not "unknown")
{Console.WriteLine("有效值");
}9.列表模式（List Pattern）
- C#11+支持：匹配数组或列表的元素
int[] numbers = { 1, 2, 3 };if (numbers is [1, 2, 3])
{Console.WriteLine("完全匹配");
}if (numbers is [1, .. var rest])
{Console.WriteLine($"剩余元素数量: {rest.Length}"); // 输出 2
}// 匹配任意长度的列表
if (numbers is [.., 3])
{Console.WriteLine("以 3 结尾");
}三、switch表达式
- 用途：简化switch语句，直接返回值
string Describe(object obj) => obj switch
{int i when i > 0 => "正整数",double d => $"双精度数: {d}",string s => $"字符串: {s}",null => "空值",_ => "未知类型"
};Console.WriteLine(Describe(5)); // 输出 "正整数"注意事项
- 模式顺序：switch 分支按顺序匹配，优先放置具体模式
- 穷尽性检查：使用 _ 默认分支处理未覆盖的情况
- 性能：模式匹配通常编译为高效代码，无需担心性能损失
四、实际应用场景
1.替代类型检查与转换
class Circle
{public float Radius { get; set; }
}// 传统写法
if (shape is Circle)
{Circle c = (Circle)shape;Console.WriteLine(c.Radius);
}// 模式匹配写法
if (shape is Circle c)
{Console.WriteLine(c.Radius);
}2.处理复杂条件
public class IncomeData
{public decimal Income { get; set; } public bool IsCitizen { get; set; }
}string GetTaxCategory(IncomeData data) => data switch
{{ Income: < 10000 } => "低收入",{ Income: >= 10000 and < 50000, IsCitizen: true } => "中等收入公民",{ Income: >= 50000 } => "高收入",_ => "其他"
};关键点总结
- 属性模式的依赖：属性模式要求目标类型（如
IncomeData）必须包含对应的属性（如Income和IsCitizen），且属性可访问（通常是public） - 模式匹配的优势：这种写法比传统的
if-else更简洁，尤其是当条件涉及多个属性或嵌套对象时 - 编译时安全：如果拼写错误（如写成
Incom而不是Income），编译器会直接报错，避免运行时错误
3.解构嵌套对象
if (student is { Address: { City: "Beijing", ZipCode: "100000" } })
{Console.WriteLine("北京学生");
}五、版本支持
| C#版本 | 支持特性 |
| 7.0 | 基本类型模式、常量模式 |
| 8.0 | switch 表达式、递归模式、属性模式 |
| 9.0 | 逻辑模式 (and/or/not) |
| 10.0 | 扩展属性模式（支持嵌套属性） |
| 11.0 | 列表模式、模式匹配 Span<char> |