18. switch 的模式匹配

第 17 章的 switch 只能比对”等于某值”。现代 C# 给 switch 加了模式匹配（pattern matching），让它能按”类型、范围、属性”来分支，代码瞬间瘦下来。这一章把常用模式一次讲透。

switch 表达式：把选择变成值

传统 switch 是语句，要自己写 break。C# 8 引入 switch 表达式（switch expression），它直接”返回一个值”：

namespace CSharpDemo;

int score = 85;
string level = score switch
{
    >= 90 => "优秀",
    >= 75 => "良好",
    >= 60 => "及格",
    _ => "不及格"
};
Console.WriteLine(level);

注意三点变化：把 switch (score) 写成了 score switch；每个分支用 => 直接给结果；_ 是”其他情况”的通配符，相当于 default。整个 switch 算出一个 level 值，没有 break、没有大括号，干净很多。

常量模式：比对固定值

最基础的”等于某值”叫常量模式，和老 switch 一样，但用在表达式里更紧凑：

string day = "周一";
string type = day switch
{
    "周六" or "周日" => "休息日",
    _ => "工作日"
};
Console.WriteLine(type);

这里 "周六" or "周日" 用了逻辑模式 or，把两个常量合并成一个分支。C# 9 的逻辑模式 and/or/not 让条件组合更自然，读起来也像人话。

类型模式：按类型分支

当你手里是 object 或基类引用，想按”实际类型”分别处理，用类型模式：

object value = 3.14;

string desc = value switch
{
    int i => $"整数 {i}",
    double d => $"小数 {d}",
    string s => $"文本 {s}",
    _ => "其他类型"
};
Console.WriteLine(desc);   // 小数 3.14

编译器判断 value 实际是 double，走对应分支，并自动把值装进 d。这比一堆 if (value is double d) 简洁太多，且每个分支拿到的是正确类型的变量。

属性模式：按对象属性分支

还能直接按对象的属性值分支，叫属性模式（property pattern）：

namespace CSharpDemo;

class Student
{
    public int Score { get; set; }
}

var stu = new Student { Score = 85 };
string result = stu switch
{
    { Score: >= 90 } => "优秀",
    { Score: >= 60 } => "及格",
    _ => "不及格"
};
Console.WriteLine(result);

{ Score: >= 90 } 表示”Score 属性满足大于等于 90”。不用先取出 Score 再判断，模式里直接写。属性模式特别适合”根据一个对象的多个字段做分类”，比如按订单状态、金额组合判定优惠。

when 守卫：在模式上再加条件

模式本身不够细时，用 when 追加额外条件：

string grade = (score, true) switch
{
    (>= 90, _) => "优秀",
    (>= 60, _) when DateTime.Now.Day == 1 => "月初及格特惠",
    (>= 60, _) => "及格",
    _ => "不及格"
};

when 接在模式后，只有模式匹配且 when 条件也成立才走该分支。它让模式匹配能表达”模式 + 任意布尔条件”的组合，是处理复杂分支的利器。

与 if 的取舍

模式匹配不是要取代 if，而是让某些分支更短：

• 多分支、基于”值/类型/属性”做分类 → 优先 switch 表达式。
• 条件纵横交错、含复杂布尔逻辑 → 仍用 if/else，可读性更好。

一个信号：当你在 switch 里堆了五六个 when 还很绕，多半该换回 if。模式匹配是工具，清晰优先。它在编译期就被翻译成高效的判断逻辑，和普通 if/switch 性能相当，不会有额外负担，所以可放心用它提升可读性。

十、为什么要用 switch 表达式（设计动机）

你可能会问：老 switch 语句也能用，为啥要表达式？核心好处有两个，而且都很实在。

第一，编译期逼你想全。 switch 表达式要求「穷尽（exhaustive）」所有情况，少一个分支编译器直接报错，不让你编译。老 switch 语句漏写 default 只是「悄悄跳过」，常常埋下隐蔽 bug；而表达式用 _ 兜底，把「别漏了」从「靠自觉」变成「靠编译器」。

第二，它是值，能就地用。 表达式整体算出一个值，所以能直接赋给变量、当方法返回值、甚至嵌进插值字符串里。老语句要先声明变量、再在每个 case 里 break 前赋值，啰嗦且容易忘写某一支。

一句话：switch 表达式 = 更短的代码 + 更稳的兜底，这正是 C# 现代风格偏爱它的原因。

十一、模式还能这样组合

模式不是孤立的，逻辑模式 and/or/not 能把它们拼出更细的判断。

not 模式：取反

not 表示「不满足该模式」，常用来处理「非空 / 非某值」：

object? input = null;
string kind = input switch
{
    not null => "有内容",
    _ => "空的"
};
Console.WriteLine(kind);

属性 + 关系组合

属性模式里的关系条件，也能用 and 连成一段范围，不必写两个分支：

var stu = new Student { Score = 65 };
string note = stu switch
{
    { Score: >= 90 } => "优秀",
    { Score: >= 60 and < 70 } => "刚踩线及格",
    { Score: >= 60 } => "及格",
    _ => "不及格"
};
Console.WriteLine(note);   // 刚踩线及格

{ Score: >= 60 and < 70 } 就是说「大于等于 60 且小于 70」。比拆成 >= 60 再在分支里判 < 70 更直观。

类型 + 关系组合

类型模式也能顺手加关系判断，比如「正整数」：

object value = 42;
string tag = value switch
{
    int n and > 0 => $"正整数 {n}",
    int => "非正整数",
    _ => "其他"
};
Console.WriteLine(tag);

十二、常见坑与注意

模式匹配虽好，也有几处要留心：

1. 分支顺序仍是从上到下：更具体的放前面，宽泛的放后面，否则会被先匹配掉（和 if/else if 同一原则）。
2. 表达式必须穷尽：忘了 _ 兜底，编译器直接报错，这是保护不是麻烦。
3. 别硬凹：当 when 越堆越多、逻辑越来越绕，果断换回 if，可读性优先。

常见疑问解答

问：switch 表达式必须用 _ 收尾吗？ 必须有一个”覆盖其余情况”的分支，否则编译器认为”可能没分支匹配、却要返回个值”，会报错。_ 就是那个兜底，相当于 default。即使你觉得前面都覆盖了，编译器也要你明确保底。

问：关系模式 >= 90 能组合 and/or 吗？ 能。例如 >= 60 and < 70 表示”60 到 69”。逻辑模式 and/or/not 让范围表达更自然，还能配合类型模式：o is int and > 0。

问：属性模式能嵌套多深？ 可以嵌套，如 { Address: { City: "北京" } }。但嵌套过深可读性下降，此时不如先取出对象判断，或抽成方法。

要点速记

• switch 表达式把”多选一”变成”算一个值”。
• 关系模式管范围，类型模式管类别，属性模式管字段。
• when 在模式上追加额外布尔条件。
• 复杂逻辑仍用 if，别硬凹模式。

动手练一练

1. 用 switch 表达式把 score 映射为 "优秀/良好/及格/不及格"，用关系模式 >= 90 等写分支。
2. 定义一个 object 变量，依次赋 int、string、double，用类型模式 switch 表达式分别返回描述。
3. 给一个 Student 类写属性模式，按 Score 范围分类，体会”直接在模式里读属性”的写法。

模式也能用在 is 里

模式匹配不只服务于 switch，也能用在 is 运算符上做”类型+条件”判断：

object value = 42;
if (value is int n && n > 0)
{
    Console.WriteLine($"正整数：{n}");
}

is int n 既判断类型，又把值装进 n；&& n > 0 追加范围条件。这种”is 模式 + 守卫”和 switch 的 when 思路一致，只是用在 if 里更灵活。

解构模式预告

C# 还支持”解构模式”：把对象的多个属性一次性拆开匹配。配合记录类型（record）尤其顺手，比如 point is (var x, var y) 直接取出坐标分量。这部分在讲记录（第 49 章）和模式匹配进阶（第 89 章）时会系统展开，这里先知道有这能力。

综合实战：订单分级

把几种模式叠起来，看一个贴近真实的例子——按订单金额和是否会员分级：

namespace CSharpDemo;

class Order
{
    public decimal Amount { get; set; }
    public bool IsMember { get; set; }
}

var order = new Order { Amount = 1200m, IsMember = true };
string level = order switch
{
    { Amount: >= 1000, IsMember: true } => "钻石会员",
    { Amount: >= 1000 } => "大客户",
    { Amount: >= 100 } => "普通订单",
    _ => "小额订单"
};
Console.WriteLine(level);

这里同时用了属性模式（读 Amount、IsMember）和关系模式（金额范围），两个属性一起参与匹配。对比用一堆 if (order.Amount >= 1000 && order.IsMember) 的写法，switch 表达式把”数据形状”摆得清清楚楚。

小结与下一步

switch 表达式把”多选一”变成”算一个值”；关系模式管范围、类型模式管类别、属性模式管字段、when 做兜底细化。它们共同把臃肿的 if 链压成几行优雅代码。

下一章讲循环与跳转：用 for / foreach / while 重复做事，并用 break / continue 控制节奏。