C#的模式匹配是什么？如何使用？

C#的模式匹配通过is表达式和switch表达式，结合类型、属性、关系、列表等多种模式，统一实现数据检查与提取，显著简化多态处理、对象验证和条件分支，提升代码可读性与维护性。

C#的模式匹配，在我看来，它就是语言层面提供的一把“瑞士军刀”，专门用来优雅地处理基于类型、值或结构进行条件判断的场景。简单来说，它让你能以更简洁、更具表现力的方式检查一个表达式是否符合某种“模式”，并在此过程中提取出需要的数据。它极大地简化了我们过去习惯的那些冗长、嵌套的

if-else if

语句，尤其是当你需要根据对象的类型或者属性值来做不同的逻辑处理时，它的优势简直是压倒性的。

模式匹配的核心在于，它将数据检查和数据提取这两个紧密相关的操作，以一种统一且富有表现力的方式融合在一起。它不仅仅是语法糖，更是一种思维模式的转变，鼓励我们以更声明式的方式来思考和编写条件逻辑，让代码意图更加清晰，也更易于维护。

解决方案

要使用C#的模式匹配，我们主要会用到

is

表达式和

switch

表达式（或

switch

语句）的增强功能。这两种方式都支持多种模式类型，让我们可以根据不同的需求灵活运用。

表达式与类型模式

最基础的用法是结合

is

操作符进行类型检查，并同时进行类型转换。

object item = "Hello World";if (item is string message){    Console.WriteLine($"这是一个字符串：{message}，长度是：{message.Length}");}else if (item is int number){    Console.WriteLine($"这是一个整数：{number}");}else{    Console.WriteLine("未知类型");}

这里，

item is string message

不仅检查

item

是否为字符串，如果是，还会自动将其转换为

string

类型并赋值给

message

变量，省去了显式的强制类型转换。

switch

表达式与语句

switch

是模式匹配的“主战场”，它支持更丰富的模式类型，让复杂的条件分支变得异常清晰。

旧版

switch

语句：

public enum ShapeType { Circle, Rectangle, Triangle }public class Shape{    public ShapeType Type { get; set; }    public double Radius { get; set; } // For Circle    public double Width { get; set; }  // For Rectangle    public double Height { get; set; } // For Rectangle, Triangle}public double CalculateAreaOld(Shape shape){    switch (shape.Type)    {        case ShapeType.Circle:            return Math.PI * shape.Radius * shape.Radius;        case ShapeType.Rectangle:            return shape.Width * shape.Height;        case ShapeType.Triangle:            return 0.5 * shape.Width * shape.Height;        default:            throw new ArgumentException("Unknown shape type");    }}

使用模式匹配的

switch

语句（更强大）：

public interface IShape { }public class Circle : IShape { public double Radius { get; set; } }public class Rectangle : IShape { public double Width { get; set; } public double Height { get; set; } }public class Triangle : IShape { public double Base { get; set; } public double Height { get; set; } }public double CalculateAreaNew(IShape shape){    switch (shape)    {        case Circle c:            return Math.PI * c.Radius * c.Radius;        case Rectangle r:            return r.Width * r.Height;        case Triangle t:            return 0.5 * t.Base * t.Height;        case null: // 处理null值            throw new ArgumentNullException(nameof(shape));        default:            throw new ArgumentException("Unknown shape type", nameof(shape));    }}

使用

switch

表达式（C# 8.0+，更简洁，返回结果）：

public double CalculateAreaExpression(IShape shape) => shape switch{    Circle { Radius: var r } => Math.PI * r * r, // 属性模式 + var模式    Rectangle { Width: var w, Height: var h } => w * h,    Triangle { Base: var b, Height: var h } => 0.5 * b * h,    null => throw new ArgumentNullException(nameof(shape)),    _ => throw new ArgumentException("Unknown shape type", nameof(shape)) // discard模式作为默认匹配};

这里我们看到了类型模式、属性模式和