C#?模式匹配完全指南

更新時(shí)間：2022年03月04日 14:40:22 作者：hez2010

模式匹配是一種高端的使用機(jī)制，它允許程序員在開發(fā)的時(shí)候以對象的類型作為條件篩選和分情況處理的一種手段，本文給大家介紹C#?模式匹配完全指南，感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

前言

自從 2017 年 C# 7.0 版本開始引入聲明模式和常數(shù)模式匹配開始，到 2022 年的 C# 11 為止，最后一個(gè)板塊列表模式和切片模式匹配也已經(jīng)補(bǔ)齊，當(dāng)初計(jì)劃的模式匹配內(nèi)容已經(jīng)基本全部完成。

C# 在模式匹配方面下一步計(jì)劃則是支持活動(dòng)模式（active pattern），這一部分將在本文最后進(jìn)行介紹，而在介紹未來的模式匹配計(jì)劃之前，本文主題是對截止 C# 11 模式匹配的~~（不）~~完全指南，希望能對各位開發(fā)者們提升代碼編寫效率、可讀性和質(zhì)量有所幫助。

模式匹配

要使用模式匹配，首先要了解什么是模式。在使用正則表達(dá)式匹配字符串時(shí)，正則表達(dá)式自己就是一個(gè)模式，而對字符串使用這段正則表達(dá)式進(jìn)行匹配的過程就是模式匹配。而在代碼中也是同樣的，我們對對象采用某種模式進(jìn)行匹配的過程就是模式匹配。

C# 11 支持的模式有很多，包含：

聲明模式（declaration pattern）
類型模式（type pattern）
常數(shù)模式（constant pattern）
關(guān)系模式（relational pattern）
邏輯模式（logical pattern）
屬性模式（property pattern）
位置模式（positional pattern）
var 模式（var pattern）
丟棄模式（discard pattern）
列表模式（list pattern）
切片模式（slice pattern）

而其中，不少模式都支持遞歸，也就意味著可以模式嵌套模式，以此來實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)大的匹配功能。

模式匹配可以通過 switch 表達(dá)式來使用，也可以在普通的 switch 語句中作為 case 使用，還可以在 if 條件中通過 is 來使用。本文主要在 switch 表達(dá)式中使用模式匹配。

那么接下來就對這些模式進(jìn)行介紹。

實(shí)例：表達(dá)式計(jì)算器

為了更直觀地介紹模式匹配，我們接下來利用模式匹配來編寫一個(gè)表達(dá)式計(jì)算器。

為了編寫表達(dá)式計(jì)算器，首先我們需要對表達(dá)式進(jìn)行抽象：

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public abstract T Eval(params (string Name, T Value)[] args);
}

我們用上面這個(gè) Expr<T> 來表示一個(gè)表達(dá)式，其中 T 是操作數(shù)的類型，然后進(jìn)一步將表達(dá)式分為常數(shù)表達(dá)式 ConstantExpr、參數(shù)表達(dá)式 ParameterExpr、一元表達(dá)式 UnaryExpr、二元表達(dá)式 BinaryExpr 和三元表達(dá)式 TernaryExpr。最后提供一個(gè) Eval 方法，用來計(jì)算表達(dá)式的值，該方法可以傳入一個(gè) args 來提供表達(dá)式計(jì)算所需要的參數(shù)。

有了一、二元表達(dá)式自然也需要運(yùn)算符，例如加減乘除等，我們也同時(shí)定義 Operator 來表示運(yùn)算符：

public abstract record Operator
{
    public record UnaryOperator(Operators Operator) : Operator;
    public record BinaryOperator(BinaryOperators Operator) : Operator;
}

然后設(shè)置允許的運(yùn)算符，其中前三個(gè)是一元運(yùn)算符，后面的是二元運(yùn)算符：

public enum Operators
{
    [Description("~")] Inv, [Description("-")] Min, [Description("!")] LogicalNot,
    [Description("+")] Add, [Description("-")] Sub, [Description("*")] Mul, [Description("/")] Div,
    [Description("&")] And, [Description("|")] Or, [Description("^")] Xor,
    [Description("==")] Eq, [Description("!=")] Ne,
    [Description(">")] Gt, [Description("<")] Lt, [Description(">=")] Ge, [Description("<=")] Le,
    [Description("&&")] LogicalAnd, [Description("||")] LogicalOr,
}

你可以能會(huì)好奇對 T 的運(yùn)算能如何實(shí)現(xiàn)邏輯與或非，關(guān)于這一點(diǎn)，我們直接使用 0 來代表 false，非 0 代表 true。

接下來就是分別實(shí)現(xiàn)各類表達(dá)式的時(shí)間！

常數(shù)表達(dá)式

常數(shù)表達(dá)式很簡單，它保存一個(gè)常數(shù)值，因此只需要在構(gòu)造方法中將用戶提供的值存儲下來。它的 Eval 實(shí)現(xiàn)也只需要簡單返回存儲的值即可：

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public class ConstantExpr : Expr<T>
    {
        public ConstantExpr(T value) => Value = value;

        public T Value { get; }
        public void Deconstruct(out T value) => value = Value;
        public override T Eval(params (string Name, T Value)[] args) => Value;
    }
}

參數(shù)表達(dá)式

參數(shù)表達(dá)式用來定義表達(dá)式計(jì)算過程中的參數(shù)，允許用戶在對表達(dá)式執(zhí)行 Eval 計(jì)算結(jié)果的時(shí)候傳參，因此只需要存儲參數(shù)名。它的 Eval 實(shí)現(xiàn)需要根據(jù)參數(shù)名在 args 中找出對應(yīng)的參數(shù)值：

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public class ParameterExpr : Expr<T>
    {
        public ParameterExpr(string name) => Name = name;

        public string Name { get; }
        public void Deconstruct(out string name) => name = Name;
        // 對 args 進(jìn)行模式匹配
        public override T Eval(params (string Name, T Value)[] args) => args switch
        {
            // 如果 args 有至少一個(gè)元素，那我們把第一個(gè)元素拿出來存為 (name, value)，
            // 然后判斷 name 是否和本參數(shù)表達(dá)式中存儲的參數(shù)名 Name 相同。
            // 如果相同則返回 value，否則用 args 除去第一個(gè)元素剩下的參數(shù)繼續(xù)匹配。
            [var (name, value), .. var tail] => name == Name ? value : Eval(tail),
            // 如果 args 是空列表，則說明在 args 中沒有找到名字和 Name 相同的參數(shù)，拋出異常
            [] => throw new InvalidOperationException($"Expected an argument named {Name}.")
        };
    }
}

模式匹配會(huì)從上往下依次進(jìn)行匹配，直到匹配成功為止。

上面的代碼中你可能會(huì)好奇 [var (name, value), .. var tail] 是個(gè)什么模式，這個(gè)模式整體看是列表模式，并且列表模式內(nèi)組合使用聲明模式、位置模式和切片模式。例如：

[]：匹配一個(gè)空列表。[1, _, 3]：匹配一個(gè)長度是 3，并且首尾元素分別是 1、3 的列表。其中 _ 是丟棄模式，表示任意元素。
[_, .., 3]：匹配一個(gè)末元素是 3，并且 3 不是首元素的列表。其中 .. 是切片模式，表示任意切片。
[1, ..var tail]：匹配一個(gè)首元素是 1 的列表，并且將除了首元素之外元素的切片賦值給 tail。其中 var tail 是 var 模式，用于將匹配結(jié)果賦值給變量。
[var head, ..var tail]：匹配一個(gè)列表，將它第一個(gè)元素賦值給 head，剩下元素的切片賦值給 tail，這個(gè)切片里可以沒有元素。
[var (name, value), ..var tail]：匹配一個(gè)列表，將它第一個(gè)元素賦值給 (name, value)，剩下元素的切片賦值給 tail，這個(gè)切片里可以沒有元素。其中 (name, value) 是位置模式，用于將第一個(gè)元素的解構(gòu)結(jié)果根據(jù)位置分別賦值給 name 和 value，也可以寫成 (var name, var value)。

一元表達(dá)式

一元表達(dá)式用來處理只有一個(gè)操作數(shù)的計(jì)算，例如非、取反等。

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public class UnaryExpr : Expr<T>
    {
        public UnaryExpr(UnaryOperator op, Expr<T> expr) => (Op, Expr) = (op, expr);

        public UnaryOperator Op { get; }
        public Expr<T> Expr { get; }
        public void Deconstruct(out UnaryOperator op, out Expr<T> expr) => (op, expr) = (Op, Expr);
        // 對 Op 進(jìn)行模式匹配
        public override T Eval(params (string Name, T Value)[] args) => Op switch
        {
            // 如果 Op 是 UnaryOperator，則將其解構(gòu)結(jié)果賦值給 op，然后對 op 進(jìn)行匹配，op 是一個(gè)枚舉，而 .NET 中的枚舉值都是整數(shù)
            UnaryOperator(var op) => op switch
            {
                // 如果 op 是 Operators.Inv
                Operators.Inv => ~Expr.Eval(args),
                // 如果 op 是 Operators.Min
                Operators.Min => -Expr.Eval(args),
                // 如果 op 是 Operators.LogicalNot
                Operators.LogicalNot => Expr.Eval(args) == T.Zero ? T.One : T.Zero,
                // 如果 op 的值大于 LogicalNot 或者小于 0，表示不是一元運(yùn)算符
                > Operators.LogicalNot or < 0 => throw new InvalidOperationException($"Expected an unary operator, but got {op}.")
            },
            // 如果 Op 不是 UnaryOperator
            _ => throw new InvalidOperationException("Expected an unary operator.")
        };
    }
}

上面的代碼中，首先利用了 C# 元組可作為左值的特性，分別使用一行代碼就做完了構(gòu)造方法和解構(gòu)方法的賦值：(Op, Expr) = (op, expr) 和 (op, expr) = (Op, Expr)。如果你好奇能否利用這個(gè)特性交換多個(gè)變量，答案是可以！

在 Eval 中，首先將類型模式、位置模式和聲明模式組合成 UnaryOperator(var op)，表示匹配 UnaryOperator 類型、并且能解構(gòu)出一個(gè)元素的東西，如果匹配則將解構(gòu)出來的那個(gè)元素賦值給 op。

然后我們接著對解構(gòu)出來的 op 進(jìn)行匹配，這里用到了常數(shù)模式，例如 Operators.Inv 用來匹配 op 是否是 Operators.Inv。常數(shù)模式可以使用各種常數(shù)對對象進(jìn)行匹配。

這里的 > Operators.LogicalNot 和 < 0 則是關(guān)系模式，分別用于匹配大于 Operators.LogicalNot 的值和小于 0 的指。然后利用邏輯模式 or 將兩個(gè)模式組合起來表示或的關(guān)系。邏輯模式除了 or 之外還有 and 和 not。

由于我們在上面窮舉了枚舉中所有的一元運(yùn)算符，因此也可以將 > Operators.LogicalNot or < 0 換成丟棄模式 _ 或者 var 模式 var foo，兩者都用來匹配任意的東西，只不過前者匹配到后直接丟棄，而后者聲明了個(gè)變量 foo 將匹配到的值放到里面：

op switch
{
    // ...
    _ => throw new InvalidOperationException($"Expected an unary operator, but got {op}.")
}

或

op switch
{
    // ...
    var foo => throw new InvalidOperationException($"Expected an unary operator, but got {foo}.")
}

二元表達(dá)式

二元表達(dá)式用來表示操作數(shù)有兩個(gè)的表達(dá)式。有了一元表達(dá)式的編寫經(jīng)驗(yàn)，二元表達(dá)式如法炮制即可。

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public class BinaryExpr : Expr<T>
    {
        public BinaryExpr(BinaryOperator op, Expr<T> left, Expr<T> right) => (Op, Left, Right) = (op, left, right);

        public BinaryOperator Op { get; }
        public Expr<T> Left { get; }
        public Expr<T> Right { get; }
        public void Deconstruct(out BinaryOperator op, out Expr<T> left, out Expr<T> right) => (op, left, right) = (Op, Left, Right);

        public override T Eval(params (string Name, T Value)[] args) => Op switch
        {
            BinaryOperator(var op) => op switch
            {
                Operators.Add => Left.Eval(args) + Right.Eval(args),
                Operators.Sub => Left.Eval(args) - Right.Eval(args),
                Operators.Mul => Left.Eval(args) * Right.Eval(args),
                Operators.Div => Left.Eval(args) / Right.Eval(args),
                Operators.And => Left.Eval(args) & Right.Eval(args),
                Operators.Or => Left.Eval(args) | Right.Eval(args),
                Operators.Xor => Left.Eval(args) ^ Right.Eval(args),
                Operators.Eq => Left.Eval(args) == Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.Ne => Left.Eval(args) != Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.Gt => Left.Eval(args) > Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.Lt => Left.Eval(args) < Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.Ge => Left.Eval(args) >= Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.Le => Left.Eval(args) <= Right.Eval(args) ? T.One : T.Zero,
                Operators.LogicalAnd => Left.Eval(args) == T.Zero || Right.Eval(args) == T.Zero ? T.Zero : T.One,
                Operators.LogicalOr => Left.Eval(args) == T.Zero && Right.Eval(args) == T.Zero ? T.Zero : T.One,
                < Operators.Add or > Operators.LogicalOr => throw new InvalidOperationException($"Unexpected a binary operator, but got {op}.")
            },
            _ => throw new InvalidOperationException("Unexpected a binary operator.")
        };
    }
}

同理，也可以將 < Operators.Add or > Operators.LogicalOr 換成丟棄模式或者 var 模式。

三元表達(dá)式

三元表達(dá)式包含三個(gè)操作數(shù)：條件表達(dá)式 Cond、為真的表達(dá)式 Left、為假的表達(dá)式 Right。該表達(dá)式中會(huì)根據(jù) Cond 是否為真來選擇取 Left 還是 Right，實(shí)現(xiàn)起來較為簡單：

public abstract partial class Expr<T> where T : IBinaryNumber<T>
{
    public class TernaryExpr : Expr<T>
    {
        public TernaryExpr(Expr<T> cond, Expr<T> left, Expr<T> right) => (Cond, Left, Right) = (cond, left, right);

        public Expr<T> Cond { get; }
        public Expr<T> Left { get; }
        public Expr<T> Right { get; }
        public void Deconstruct(out Expr<T> cond, out Expr<T> left, out Expr<T> right) => (cond, left, right) = (Cond, Left, Right);

        public override T Eval(params (string Name, T Value)[] args) => Cond.Eval(args) == T.Zero ? Right.Eval(args) : Left.Eval(args);
    }
}

完成。我們用了僅僅幾十行代碼就完成了全部的核心邏輯！這便是模式匹配的強(qiáng)大之處：簡潔、直觀且高效。

表達(dá)式判等

至此為止，我們已經(jīng)完成了所有的表達(dá)式構(gòu)造、解構(gòu)和計(jì)算的實(shí)現(xiàn)。接下來我們?yōu)槊恳粋€(gè)表達(dá)式實(shí)現(xiàn)判等邏輯，即判斷兩個(gè)表達(dá)式（字面上）是否相同。

例如 a == b ? 2 : 4 和 a == b ? 2 : 5 不相同，a == b ? 2 : 4 和 c == d ? 2 : 4 不相同，而 a == b ? 2 : 4 和 a == b ? 2 : 4 相同。

為了實(shí)現(xiàn)該功能，我們重寫每一個(gè)表達(dá)式的 Equals 和 GetHashCode 方法。

常數(shù)表達(dá)式

常數(shù)表達(dá)式判等只需要判斷常數(shù)值是否相等即可：

public override bool Equals(object? obj) => obj is ConstantExpr(var value) && value == Value;
public override int GetHashCode() => Value.GetHashCode();

參數(shù)表達(dá)式

參數(shù)表達(dá)式判等只需要判斷參數(shù)名是否相等即可：

public override bool Equals(object? obj) => obj is ParameterExpr(var name) && name == Name;
public override int GetHashCode() => Name.GetHashCode();

一元表達(dá)式

一元表達(dá)式判等，需要判斷被比較的表達(dá)式是否是一元表達(dá)式，如果也是的話則判斷運(yùn)算符和操作數(shù)是否相等：

public override bool Equals(object? obj) => obj is UnaryExpr({ Operator: var op }, var expr) && (op, expr).Equals((Op.Operator, Expr));
public override int GetHashCode() => (Op, Expr).GetHashCode();

上面的代碼中用到了屬性模式 { Operator: var op }，用來匹配屬性的值，這里直接組合了聲明模式將屬性 Operator 的值賦值給了 expr。另外，C# 中的元組可以組合起來進(jìn)行判等操作，因此不需要寫 op.Equals(Op.Operator) && expr.Equals(Expr)，而是可以直接寫 (op, expr).Equals((Op.Operator, Expr))。

二元表達(dá)式

和一元表達(dá)式差不多，區(qū)別在于這次多了一個(gè)操作數(shù)：

public override bool Equals(object? obj) => obj is BinaryExpr({ Operator: var op }, var left, var right) && (op, left, right).Equals((Op.Operator, Left, Right));
public override int GetHashCode() => (Op, Left, Right).GetHashCode();

三元表達(dá)式

和二元表達(dá)式差不多，只不過運(yùn)算符 Op 變成了操作數(shù) Cond：

public override bool Equals(object? obj) => obj is TernaryExpr(var cond, var left, var right) && cond.Equals(Cond) && left.Equals(Left) && right.Equals(Right);
public override int GetHashCode() => (Cond, Left, Right).GetHashCode();

到此為止，我們?yōu)樗械谋磉_(dá)式都實(shí)現(xiàn)了判等。

一些工具方法

我們重載一些 Expr<T> 的運(yùn)算符方便我們使用：

public static Expr<T> operator ~(Expr<T> operand) => new UnaryExpr(new(Operators.Inv), operand);
public static Expr<T> operator !(Expr<T> operand) => new UnaryExpr(new(Operators.LogicalNot), operand);
public static Expr<T> operator -(Expr<T> operand) => new UnaryExpr(new(Operators.Min), operand);
public static Expr<T> operator +(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Add), left, right);
public static Expr<T> operator -(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Sub), left, right);
public static Expr<T> operator *(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Mul), left, right);
public static Expr<T> operator /(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Div), left, right);
public static Expr<T> operator &(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.And), left, right);
public static Expr<T> operator |(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Or), left, right);
public static Expr<T> operator ^(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Xor), left, right);
public static Expr<T> operator >(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Gt), left, right);
public static Expr<T> operator <(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Lt), left, right);
public static Expr<T> operator >=(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Ge), left, right);
public static Expr<T> operator <=(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Le), left, right);
public static Expr<T> operator ==(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Eq), left, right);
public static Expr<T> operator !=(Expr<T> left, Expr<T> right) => new BinaryExpr(new(Operators.Ne), left, right);
public static implicit operator Expr<T>(T value) => new ConstantExpr(value);
public static implicit operator Expr<T>(string name) => new ParameterExpr(name);
public static implicit operator Expr<T>(bool value) => new ConstantExpr(value ? T.One : T.Zero);

public override bool Equals(object? obj) => base.Equals(obj);
public override int GetHashCode() => base.GetHashCode();

由于重載了 == 和 !=，編譯器為了保險(xiǎn)起見提示我們重寫 Equals 和 GetHashCode，這里實(shí)際上并不需要重寫，因此直接調(diào)用 base 上的方法保持默認(rèn)行為即可。

然后編寫兩個(gè)擴(kuò)展方法用來方便構(gòu)造三元表達(dá)式，和從 Description 中獲取運(yùn)算符的名字：

public static class Extensions
{
    public static Expr<T> Switch<T>(this Expr<T> cond, Expr<T> left, Expr<T> right) where T : IBinaryNumber<T> => new Expr<T>.TernaryExpr(cond, left, right);
    public static string? GetName<T>(this T op) where T : Enum => typeof(T).GetMember(op.ToString()).FirstOrDefault()?.GetCustomAttribute<DescriptionAttribute>()?.Description;
}

由于有參數(shù)表達(dá)式參與時(shí)需要我們提前提供參數(shù)值才能調(diào)用 Eval 進(jìn)行計(jì)算，因此我們寫一個(gè)交互式的 Eval 來在計(jì)算過程中遇到參數(shù)表達(dá)式時(shí)提示用戶輸入值，起名叫做 InteractiveEval：

public T InteractiveEval()
{
    var names = Array.Empty<string>();
    return Eval(GetArgs(this, ref names, ref names));
}
private static T GetArg(string name, ref string[] names)
{
    Console.Write($"Parameter {name}: ");
    string? str;
    do { str = Console.ReadLine(); }
    while (str is null);
    names = names.Append(name).ToArray();
    return T.Parse(str, NumberStyles.Number, null);
}
private static (string Name, T Value)[] GetArgs(Expr<T> expr, ref string[] assigned, ref string[] filter) => expr switch
{
    TernaryExpr(var cond, var left, var right) => GetArgs(cond, ref assigned, ref assigned).Concat(GetArgs(left, ref assigned,ref assigned)).Concat(GetArgs(right, ref assigned, ref assigned)).ToArray(),
    BinaryExpr(_, var left, var right) => GetArgs(left, ref assigned, ref assigned).Concat(GetArgs(right, ref assigned, refassigned)).ToArray(),
    UnaryExpr(_, var uexpr) => GetArgs(uexpr, ref assigned, ref assigned),
    ParameterExpr(var name) => filter switch
    {
        [var head, ..] when head == name => Array.Empty<(string Name, T Value)>(),
        [_, .. var tail] => GetArgs(expr, ref assigned, ref tail),
        [] => new[] { (name, GetArg(name, ref assigned)) }
    },
    _ => Array.Empty<(string Name, T Value)>()
};

這里在 GetArgs 方法中，模式 [var head, ..] 后面跟了一個(gè) when head == name，這里的 when 用來給模式匹配指定額外的條件，僅當(dāng)條件滿足時(shí)才匹配成功，因此 [var head, ..] when head == name 的含義是，匹配至少含有一個(gè)元素的列表，并且將頭元素賦值給 head，且僅當(dāng) head == name 時(shí)匹配才算成功。

最后我們再重寫 ToString 方法方便輸出表達(dá)式，就全部大功告成了。

測試

接下來讓我測試測試我們編寫的表達(dá)式計(jì)算器：

Expr<int> a = 4;
Expr<int> b = -3;
Expr<int> x = "x";
Expr<int> c = !((a + b) * (a - b) > x);
Expr<int> y = "y";
Expr<int> z = "z";
Expr<int> expr = (c.Switch(y, z) - a > x).Switch(z + a, y / b);
Console.WriteLine(expr);
Console.WriteLine(expr.InteractiveEval());

運(yùn)行后得到輸出：

((((! ((((4) + (-3)) * ((4) - (-3))) > (x))) ? (y) : (z)) - (4)) > (x)) ? ((z) + (4)) : ((y) / (-3))

然后我們給 x、y 和 z 分別設(shè)置成 42、27 和 35，即可得到運(yùn)算結(jié)果：

Parameter x: 42
Parameter y: 27
Parameter z: 35
-9

再測測表達(dá)式判等邏輯：

Expr<int> expr1, expr2, expr3;
{
    Expr<int> a = 4;
    Expr<int> b = -3;
    Expr<int> x = "x";
    Expr<int> c = !((a + b) * (a - b) > x);
    Expr<int> y = "y";
    Expr<int> z = "z";
    expr1 = (c.Switch(y, z) - a > x).Switch(z + a, y / b);
}

{
    Expr<int> a = 4;
    Expr<int> b = -3;
    Expr<int> x = "x";
    Expr<int> c = !((a + b) * (a - b) > x);
    Expr<int> y = "y";
    Expr<int> z = "z";
    expr2 = (c.Switch(y, z) - a > x).Switch(z + a, y / b);
}

{
    Expr<int> a = 4;
    Expr<int> b = -3;
    Expr<int> x = "x";
    Expr<int> c = !((a + b) * (a - b) > x);
    Expr<int> y = "y";
    Expr<int> w = "w";
    expr3 = (c.Switch(y, w) - a > x).Switch(w + a, y / b);
}

Console.WriteLine(expr1.Equals(expr2));
Console.WriteLine(expr1.Equals(expr3));

得到輸出：

True
False

活動(dòng)模式

在未來，C# 將會(huì)引入活動(dòng)模式，該模式允許用戶自定義模式匹配的方法，例如：

static bool Even<T>(this T value) where T : IBinaryInteger<T> => value % 2 == 0;

上述代碼定義了一個(gè) T 的擴(kuò)展方法 Even，用來匹配 value 是否為偶數(shù)，于是我們便可以這么使用：

var x = 3;
var y = x switch
{
    Even() => "even",
    _ => "odd"
};

此外，該模式還可以和解構(gòu)模式結(jié)合，允許用戶自定義解構(gòu)行為，例如：

static bool Int(this string value, out int result) => int.TryParse(value, out result);

然后使用的時(shí)候：

var x = "3";
var y = x switch
{
    Int(var result) => result,
    _ => 0
};

即可對 x 這個(gè)字符串進(jìn)行匹配，如果 x 可以被解析為 int，就取解析結(jié)果 result，否則取 0。

后記

模式匹配極大的方便了我們編寫出簡潔且可讀性高的高質(zhì)量代碼，并且會(huì)自動(dòng)幫我們做窮舉檢查，防止我們漏掉情況。此外，使用模式匹配時(shí)，編譯器也會(huì)幫我們優(yōu)化代碼，減少完成匹配所需要的比較次數(shù)，最終減少分支并提升運(yùn)行效率。

本文中的例子為了覆蓋到全部的模式，不一定采用了最優(yōu)的寫法，這一點(diǎn)各位讀者們也請注意。

本文中的表達(dá)式計(jì)算器全部代碼可以前往我的 GitHub 倉庫獲?。篽ttps://github.com/hez2010/PatternMatchingExpr

到此這篇關(guān)于C# 模式匹配完全指南的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C# 模式匹配內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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目錄

前言

模式匹配

實(shí)例：表達(dá)式計(jì)算器

常數(shù)表達(dá)式

參數(shù)表達(dá)式

一元表達(dá)式

二元表達(dá)式

三元表達(dá)式

表達(dá)式判等

常數(shù)表達(dá)式

參數(shù)表達(dá)式

一元表達(dá)式

二元表達(dá)式

三元表達(dá)式

一些工具方法

測試

活動(dòng)模式

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