87. 模式匹配：声明/类型/常量

什么是模式匹配

模式匹配（pattern matching）是”拿一个值去对照形状”的语法。对照成功就取出信息，失败就走别的路。它让类型判断、分支选择更紧凑。

早期 C# 判断类型得先 is 再强制转换，啰嗦。模式匹配把”判断 + 转换 + 取值”合成一步。

为什么要有模式匹配

光看语法可能觉得”不就是个 if 吗”。它的真正价值在两点：把”判断 + 取数”合成一步，以及让分支更短更稳。

打个比方：传统写法像你进快递站，先问”这是我的包裹吗”（is），对方确认后，你还得自己翻标签找收件人名字（强制转换）。模式匹配像工作人员直接把包裹递给你，说”是你的，收件人写的是码上学”——判断和取信息一次完成。

C# 7 之前没有这能力，写类型判断常出现 if (obj is Type) { var t = (Type)obj; ... } 的重复代码。模式匹配就是为消灭这类重复而生。

声明模式：判断并取出

声明模式写法：表达式 is 类型 变量。若类型匹配，变量被赋值，且可直接在条件里用。

object obj = "hello";
if (obj is string text)
{
    Console.WriteLine($"是字符串，长度 {text.Length}");
}

这里 text 在匹配成功后才存在，省去单独强制转换的 var s = (string)obj;。

类型模式：只判断不取

只想确认类型、不需要变量，用弃元 _ 或直接写类型。它检查运行期真实类型是否兼容。

object data = 123;
if (data is int)
{
    Console.WriteLine("是个 int");
}

类型模式对继承也有效：派生类对象 is 基类会成功。

常量模式：等于某常量

常量模式用 == 的语义，但写在模式位置，常出现在 switch 里。null、数字、字符串、枚举、true/false 都能当常量。

string? input = "admin";
switch (input)
{
    case "admin":
        Console.WriteLine("管理员");
        break;
    case null:
        Console.WriteLine("空输入");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("普通用户");
        break;
}

switch 模式表达式

C# 8 起，switch 还能写成”表达式”，整体返回一个值，比传统 switch 语句更简洁。

object value = 7;
string label = value switch
{
    int n when n > 0 => "正整数",
    int => "其他整数",
    string => "字符串",
    null => "空",
    _ => "其他类型"
};

Console.WriteLine(label);

_（弃元）是兜底分支，类似 default。没有它且漏了情况，运行时会抛异常。

when 是守卫子句，对模式再加额外条件，比如 n > 0。

is 与 switch 怎么选

判断单个条件、配合 if，用 is 类型模式更直接。要在一堆分支里挑一个，用 switch 表达式更清爽。

// is 适合简单判断
if (obj is decimal price)
    Console.WriteLine($"金额 {price}");

// switch 适合多分支
string kind = obj switch
{
    int => "int",
    string => "string",
    _ => "其它"
};

新手常见坑

坑一：把常量模式当范围用。case 1: 只匹配恰好 1，不能写成 case < 10（那是关系模式，第 88 章）。

坑二：switch 表达式漏 _，编译期就警告，别无视。

坑三：用 is 判断值类型却忘了拆箱，其实声明模式已帮你转换好。

模式匹配不是新类型

要澄清：模式匹配是语法特性，不引入新类型。它背后用的还是 is、==、类型转换这些老机制，只是写法更顺。

// 等价传统写法 vs 模式写法
object o = 5;
if (o is int n) { }            // 模式
if (o is int && (n = (int)o) >= 0) { } // 传统（伪代码，仅示意）

编译器会把模式翻译成对应的检查，性能持平，可读性却好很多。

弃元与 var 模式简述

_ 是弃元，表示”任意值，我不关心”。var x 是 var 模式，匹配任意并捕获到 x。它们在模式里很常用。

object v = 3.14;
string r = v switch
{
    var x when x is double => $"双精度 {x}",
    _ => "其它"
};
Console.WriteLine(r);

本章先建立常量/类型/声明三种基础模式，var 模式与列表模式等高级玩法留待后续深入。

与多态怎么选

面向对象用”虚方法/重写”做行为分派（第 41 章），模式匹配用”数据形状”做分派。两者都能按类型走不同逻辑。

• 行为随类型固定、且会扩展新类型 → 偏向多态（虚方法）。
• 分派依赖”运行时数据的组合/范围” → 偏向模式匹配（更灵活，不改类型也能加分支）。

// 按"数据"分派，用模式更自然
string Ticket(decimal price, bool vip) => (vip, price) switch
{
    (true, >= 100) => "VIP 大单",
    (false, < 50) => "普通小单",
    _ => "常规"
};

switch 语句 vs switch 表达式

传统 switch 语句用 break 分隔分支，适合”执行动作”；switch 表达式（=> 形式）整体返回值，适合”算出结果”。

// 语句：做动作
switch (level)
{
    case 1: Console.WriteLine("一"); break;
    default: Console.WriteLine("其它"); break;
}

// 表达式：出结果
string text = level switch
{
    1 => "一",
    _ => "其它"
};

本文建议：要”得到一个值”就用 switch 表达式，配合模式更紧凑；要”执行副作用”再用语句。

var 模式与弃元再探

var x 匹配任何值并捕获，_ 匹配任何值但丢弃。两者在模式里充当”通配”，常与 and/or 组合。

object o = 42;
string r = o switch
{
    var x when x is int and > 0 => $"正整数 {x}",
    _ => "其它"
};

本章打底的三类模式（声明/类型/常量）加上 var、弃元，已能覆盖绝大多数”按类型与值分派”的需求。

一道小练习

用本章知识写个”形状面积描述器”：

object shape = 3.14;
string desc = shape switch
{
    int n => $"整数边长正方形，边长 {n}",
    double d => $"双精度半径圆，半径 {d}",
    null => "空形状",
    _ => "未知形状"
};
Console.WriteLine(desc);

试着把 shape 换成不同类型和 null，观察每个分支如何被命中。动手是巩固模式的最好方式。

何时该用模式匹配

不是所有判断都该换成模式。给个实用判断清单：

1. if 里反复 is + 强转 → 换成声明模式，省掉重复转换。
2. switch 分支全在比”类型/值/范围” → 用 switch 表达式 + 模式。
3. 条件简单、一眼能看懂 → 普通 if 就够了，不必硬套模式。

一个直觉：当分支里出现”先判断类型，再读它的属性或值”，模式匹配往往能把它压成一行紧凑的 switch 表达式。

小结

声明模式 is T x 一步判断并取值，类型模式只判断，常量模式做相等比较。switch 表达式配合 when 守卫和 _ 兜底，让分支既短又安全。下章看关系与逻辑模式，进一步减少手写比较。

与多态的边界再强调

模式匹配擅长”按数据值分派”，多态擅长”按类型行为分派”。当你发现分支条件主要是 obj is 某类型 再读属性，模式更合适；若是”不同类型有不同方法实现”，虚方法更自然。

// 类型+属性混合分派，模式胜出
string Route(object o) => o switch
{
    string s when s.Length > 0 => "非空串",
    int n when n > 0 => "正整数",
    _ => "其它"
};