88. 关系模式与逻辑模式

关系模式：直接比大小

关系模式（C# 9 引入）允许在模式里写 <、>、<=、>=，右端跟一个常量。它把”范围判断”直接写进模式。

string Grade(int score) => score switch
{
    >= 90 => "优秀",
    >= 80 => "良好",
    >= 60 => "及格",
    < 60 => "不及格",
    _ => "无效"
};

Console.WriteLine(Grade(85)); // 良好

从上往下匹配，命中第一个就返回。顺序很重要：先写大数，再写小数。

为什么加入关系与逻辑模式

在 C# 9 之前，比大小只能写 when score >= 90，或一长串 if/else if。关系模式把”范围”直接变成模式的一部分，逻辑模式（and/or/not）把多个判断拼成可读的整体。

它们的设计目标很明确：让分支读起来像自然语言。比如”大于等于 60 且小于 100”，写成 >= 60 and < 100，比 when score >= 60 && score < 100 更贴近”对照形状”的模式语义，也更容易被编译器分析是否覆盖完整。

and：两个条件都要满足

and 把两个模式”与”起来，常用来表达区间。

string Range(int n) => n switch
{
    >= 1 and <= 100 => "1 到 100 之间",
    < 1 => "太小",
    > 100 => "太大",
    _ => "其他"
};

Console.WriteLine(Range(50));

相比 when n >= 1 && n <= 100，模式写法更贴合”对照形状”的语义。

or：满足其一即可

or 表达”或”，可把多个可能值合并到一个分支。

string Weekend(DayOfWeek day) => day switch
{
    DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => "周末",
    _ => "工作日"
};

Console.WriteLine(Weekend(DayOfWeek.Sunday));

not：取反，常用作非空判断

not 对模式取反。最常见的用法是 is not null，表达”不为空”。

string? name = "码上学";
if (name is not null)
{
    Console.WriteLine($"长度 {name.Length}");
}

也可以否定常量：case not null: 表示”任何非 null 值”。

组合与优先级

逻辑模式有固定优先级：not 最紧，其次 and，最后 or。复杂时加括号最稳妥，别人也看得懂。

string Check(char c) => c switch
{
    (>= 'a' and <= 'z') or (>= 'A' and <= 'Z') => "字母",
    >= '0' and <= '9' => "数字",
    _ => "其他"
};

Console.WriteLine(Check('k')); // 字母

与 when 守卫配合

关系/逻辑模式解决”形状”，when 解决”动态条件”。两者可叠加：模式先筛，守卫再细查。

string Describe(int n, bool flag) => (n, flag) switch
{
    (>= 0 and <= 10, true) => "小正数且开启",
    (>= 0 and <= 10, false) => "小正数但关闭",
    _ => "其他"
};

Console.WriteLine(Describe(5, true));

新手易踩的坑

坑一：关系模式顺序写反，小数在前导致大数永远命中不了。务必从大到小或从小到大连续排。

坑二：忘了 and 的两边都得是模式，>= 1 and <= 100 正确，>= 1 && <= 100 应改用 when。

坑三：过度嵌套逻辑模式，七八层组合不如拆成易懂的 when 或普通 if。

关系模式还是 when 守卫

关系模式能写 >= 60，但写不了”和变量比较”（如 >= threshold）。后者要用 when 守卫。

int threshold = 60;
string Level(int score) => score switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 60 => "B",
    _ when score < threshold => "C", // 这里 when 才合理
    _ => "D"
};

经验：边界是常量用关系模式，边界是运行时变量用 when。别强行把变量塞进关系模式（编译不通过）。

优先级的实战例子

看一个容易翻车的组合：not (>= 0 and < 10) 表示”不在 0..9 区间”。若漏掉括号写成 not >= 0 and < 10，优先级会把它解析成 (not >= 0) and (< 10)，意思全变。

bool InRange(int n) => n is (>= 0 and < 10);
bool OutRange(int n) => n is not (>= 0 and < 10);
Console.WriteLine(InRange(5));   // True
Console.WriteLine(OutRange(15)); // True

综合示例：成绩分类器

把关系、逻辑、常量揉一起，做一个分类器，体会模式如何替代嵌套 if。

string Classify(int score) => score switch
{
    < 0 or > 100 => "非法分数",
    100 => "满分",
    >= 90 and <= 99 => "优秀",
    >= 60 and < 90 => "及格",
    >= 0 and < 60 => "不及格",
    _ => "未知"
};

Console.WriteLine(Classify(95)); // 优秀
Console.WriteLine(Classify(101)); // 非法分数

读起来像自然语言：“大于等于 90 且小于等于 99 的就是优秀”，意图一目了然。

not 模式的实战用法

not 最常见的两个场景：判非空、排除某值。它让”反向条件”读起来自然。

string? name = "码上学";
if (name is not null)
    Console.WriteLine(name.Length);

object v = 5;
string r = v switch
{
    not null => "有值",
    null => "空"
};

比起 != null，is not null 更贴合模式风格，也不会误用你重载的 ==。

组合模式处理枚举

枚举配合 or 能优雅地归并多个选项，免去一长串 ||。

enum Color { Red, Green, Blue, Black, White }

string Group(Color c) => c switch
{
    Color.Red or Color.Blue or Color.Green => "彩色",
    Color.Black or Color.White => "无彩色",
    _ => "未知"
};

Console.WriteLine(Group(Color.Blue)); // 彩色

模式可读性建议

模式强大，但别炫技。几条让代码好维护的准则：

1. 复杂条件加括号，明确优先级，别让同事猜。
2. 关系模式从大到小（或从小到大）连续排，避免分支互相”挡住”。
3. 超过三层嵌套的模式，考虑拆成中间变量或普通 if。
4. 用 or 合并常量，比一堆 case 更短更清楚。

// 可读：清晰的分层
string Level(int s) => s switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 75 => "B",
    >= 60 => "C",
    < 60 => "D",
    _ => "无效"
};

常见组合速查

把高频组合列出来，写分支时直接套：

• 区间：>= 1 and <= 100。
• 例外：not "admin"（非管理员）。
• 多值集合：Saturday or Sunday。
• 非空：is not null。
• 非法排除：< 0 or > 100。
• 带动态边界：when score < threshold（变量用 when）。

string Zone(int n) => n switch
{
    >= 1 and <= 12 => "低区",
    >= 13 and <= 24 => "高区",
    _ => "越界"
};

它们到底解决了什么

把三类常见痛点对号入座：

1. 比大小、判区间 → 关系模式 >= 60。
2. 多值合并、取反、区间 → 逻辑模式 or/and/not。
3. 边界是运行期变量 → 回到 when 守卫（关系模式只吃常量）。

一句话记住：能用”形状”表达的用模式，必须运行时算的用 when。分清楚，代码既短又稳。

小结

关系模式 < > <= >= 直接比大小，and/or/not 把模式组合成区间、集合与取反。注意优先级：not > and > or，拿不准就加括号。下章看属性模式与位置模式，对对象内部结构做匹配。

误区提醒

最后点几个容易写错的地方：

• 误把变量写进关系模式：case >= threshold 不合法，变量边界用 when。
• 忘记优先级：not a and b 是 (not a) and b，不是 not (a and b)。
• 分支顺序错：关系模式要连续排，否则小数分支被大数”挡住”永远命中不了。
• 过度嵌套：and/or/not 套太多层，不如拆成 when 或普通 if。

和 when 守卫的取舍

关系/逻辑模式解决”常量边界与形状”，when 解决”动态或复杂条件”。两者可叠加，但别让 when 里的逻辑重到喧宾夺主。

string Tag(int score, bool vip) => (score, vip) switch
{
    (>= 90, true) => "VIP 优秀",
    (>= 90, false) => "优秀",
    ( < 60, _) => "不及格",
    _ when vip => "VIP 普通" // 动态条件用 when
};