C# 7.0 新特性（3）： 模式匹配

本文参考Roslyn项目Issue:#206，及Docs:#patterns。

　　1. C# 7.0 新特性1： 基于Tuple的“多”返回值方法

　　2. C# 7.0 新特性2： 本地方法

　　3. C# 7.0 新特性3： 模式匹配

模式匹配也许能算的上C#本次更新最重量级的升级，也是最受关注的特性（也许没有之一），通过模式匹配，我们可以简化大量的条件代码。

Switch语句

大家也许遇到过这样的情景，假设你的代码中，有一个Nullable的值，需要对其在正整数，非正整数，Null三种情况下分别作不同的逻辑处理。大多数童鞋直接想到是类似于下面的逻辑：

C#

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void Foo(int? num) {     if (!num.HasValue)      /* null logic */     else if (num.Value > 0)      /* positive int logic */     else      /* negative int & zero logic */ }

请大家思考一下，这个逻辑是否可以用switch-case语句来做，在VB及很多非C系的语言中，答案是肯定的，比如VB.NET中可以这样写：

C#

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Sub Foo(Num As Integer?)     Select Case Num         Case Not Num.HasValue         'null logic         Case Num > 0         'positive Int logic         Case Num <> 0             'negative Int() & zero logic         Case Else     End Select End Sub

说到这里，在具体讨论模式匹配在switch-case中的应用之前，先淡淡的吐槽一下C#，本来理所应当的一个简单的小语法，到了C#7.0才加入。

看看C#7.0加入的类型模式（Type Pattern）：

C#

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void Foo(int? num) {     switch (num)     {         case null:             //null logic             break;         case int n when n > 0:             //positive Int logic             break;         case int n when n <> 0:             //negative Int() & zero logic             break;     } }

这个不多说了，大家自己体会，单纯的在Nullable下，可能体现的不是很清晰，个人认为这个小变动其实意义并不是很大，同样场景下，或许if-if else-else会让代码更清晰易读些。

如果说模式匹配仅仅是完善了一下switch-case，那可真是太大才小用了，下面我们看一个好玩的。

Match表达式

虽然把match带到C#中看起来并不是什么大事，但是会引起的代码简化还是非常爽的。

就像很多人说三元表达式（？ : ）将if-else简化一样。match表达式，是将switch-case结构简化到了一个新限度。

看match表达式代码前，我们先来看一行略坑的三元表达式。

C#

1	var reuslt = x == null ? default(int) : (x is Funcint> ? (x as Funcint>)() : (x is int ? Convert.ToInt32(x) : default(int)));

好吧，我承认我是故意让你们抓狂的。^_^， 为了能稳住大家看完上面这行代码后的情绪，来一副match表达式消消火。

C#

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var result = x match(     case Funcint> f: f(),     case int i: i,     case *: default(int) );

这两种写法效果上是等效的，有没有非常干净清爽的感觉？写过match表达式的码农，应该再也不想回去嵌套 <*>?<*>:<*> 了。 （注：目前这种写法还未确认，C#7.0发布后可能会有略微变动）

Is表达式

如果说上面两个变化是“语法糖”，那么is表达式可是要玩真的了。

说点题外话，其实对正则表达式熟悉的童鞋可能知道，本质上[模式匹配]和正则表达式要解决的问题逻辑类似，以一个确定的模式，来判断或查找一个确定的实例。只不过在正则表达式中，这里说的”模式”是正则表达式，”实例”指字符串。而[模式匹配]下，所针对的”实例”是对象，那么”模式”，就可以理解成is表达式了。

举个例子，比如你要查找并列出 一组电子设备中，所有iPhone的IMEI串号，我们在C#6.0中，会这样做：

C#

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class Device {     public ProductLineOption ProductLine { get; set; } } class MobiePhone : Device {     public string IMEICode { get; set; } } IEnumerableDevice> GetAllDevices() { /* 获取并返回所有设备 */ }; IEnumerablestring> GetAlliPhoneIMEI() {     var deviceList = this.GetAllDevices();     foreach (Device device in deviceList)     {         MobiePhone phone = device as MobiePhone;         if (phone == null) continue;         if (phone.ProductLine == ProductLineOption.IPhone)         {             yield return phone.IMEICode;         }     } }

一个非常典型的传统方法，没什么好说的。我们直接来看C#7.0 中 is表达式怎么等效的实现这段逻辑：

C#

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IEnumerablestring> GetAlliPhoneIMEI() {     ListDevice> deviceList = this.GetAllDevices();     foreach (Device device in deviceList)     {         if (device is MobiePhone { IMEICode is var imei, ProductLine is ProductLineOption.IPhone})         {             yield return imei;         }     } }

如果你还是觉得这没什么，那么，其实这个例子中，仅仅体现出模式匹配中的属性模式。

根据Doc:#patterns C#7.0会提供一下几种匹配方式：

• 类型模式
• 常量模式
• 变量模式
• 通配符模式
• 位置模式
• 属性模式

我们可以想象，如果模式匹配组合起来使用，会给现有的C#代码打来多大的便利和清静。

Okay，说了这么多，下面给大家一个相对完整的案例，自行体会。

案例

C#

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abstract class Animal {     public string Name { get; set; } } class Dog : Animal {     public string BarkLikeCrazy() => 'WOOF WOOF WOOF'; } class Cat : Animal { } class Swan : Animal { } class Program {     static void Main(string[] args)     {         var animals = new Animal[] {             new Dog { Name = 'hola' },             new Cat { Name = 'tom' },             new Swan { Name = 'hacienda' }         };         var organizedAnimals = from animal in animals                                let sound = animal match( //Match语句                                    case Dog d: 'woof... ' + d.BarkLikeCrazy(), //类型匹配                                    case Cat c: 'meow',                                    case * : 'I'm mute..' //通配符匹配                                )                                select new { Type = animal, Sound = sound };         foreach (var animal in organizedAnimals)         {             Console.WriteLine($'{animal.Type.ToString()} - {animal.Sound}');         }         foreach (var a in animals)         {             if (a is Cat { Name is var name }) //类型及属性匹配，is表达式             {                 Console.WriteLine($'Name of {nameof(Cat)} is {name}');             }             string sound = '';             switch (a) //匹配switch语句             {                 case Dog d when d.Name == 'hola':                     sound = 'woof... hola' + d.BarkLikeCrazy();                     break;                 case Dog d:                     sound = 'woof...' + d.BarkLikeCrazy();                     break;                 case Cat c:                     sound = 'meow';                     break;                 case IEnumerableAnimal> l when l.Any():                     //TODO: any logic;                     break;                 case null:                     sound = 'no animal';                     break;                 default:                     sound = 'I'm mute..';                     break;             }             Console.WriteLine($'{a.ToString()} - {sound}');         }     } }

注1：模式匹配的部分高级feature，已经确认在C#7.0中移除，可能出现在后续C#版本中。(#10888)。

注2：目前（2016-06-15）VS15的最新Preview下，模式匹配的部分语法依然无法使用。

注3：由于目前仍然未在Roslyn中Release，后期有变动的可能，本文中涉及的样例代码以Mads Torgersen在#Build 2016上的演示的语法为准，本文涉及的案例有可能无法在VS15 RTM后正常使用，仅供参考。

　　（当然，如果笔者乐意，会及时把后期得到确认的变更更新到本文中 ^_^!）

目前(2016年6月)C#7.0还未正式发布，大家如果想体验部分特性，可以去下载VS15预览版，最终发布的语法可能和本文中提及的有所不同，最新动态请大家关注Roslyn项目。