C# 6 与 VB 12 即将加入模式匹配

  • Jonathan Allen
  • 邵思华

2014 年 8 月 17 日

话题:C#语言 & 开发

又有一种源自于函数式编程语言中的概念加入了 C# 和 VB 的阵营,这就是被称为模式匹配(Pattern Matching)的特性。初看上去,模式匹配的作用类似于一段 switch/select 语句块,但它的功能要强大的多。

请注意:由于 VB 版本的规格说明现在还没有完成,因此这些示例主要都是来自于C# 中的模式匹配规格说明

is 或 Matches 操作符

.NET 中的模式匹配主要是通过“is/Matches”操作符支持的。这种还让人不太熟悉的操作符将一个类分解为多个组成部分。以下这个示例是基于在周二的新闻报道中所提到过的 Cartesian 记录类http://www.infoq.com/news/2014/08/Record-Class(record class)的基础上创建的。

public static bool operator is(Cartesian c, out double x, out double y)
    x = c.X;
    y = c.Y;
    return true;
}

这个 is 操作符不仅限于在它的定义类中使用,以下这个示例以另一种方式定义了一个操作符,使它能够分解一个 Cartesian 对象,让它能够匹配一个 Polar 对象。

public static class Polar {
    public static bool operator is( Cartesian c, out double R, out double Theta)
   {
        R = Math.Sqrt(c.X*c.X + c.Y*c.Y);
        Theta = Math.Atan2(c.Y, c.X);
        return c.X != 0 || c.Y != 0;
   }
}
var c = Cartesian(3, 4);
if (c is Polar(var R, *))
   Console.WriteLine(R);

类型模式

最简单的模式是类型模式,它本质上就是尝试进行类型转换并同时赋给某个变量。以下是这种模式的一个示例:

if (expr is Type v)
   { // code using v }

递归模式

多数模式都是作为递归模式的形式出现,意即它们是由较简单的模式所组成的。看一下这种模式的示例:

var a = new Location(1, 2, 3); //x=1, y=2, z=3
if (a is Location(1, var y, *))

这个递归模式包括了一个常数模式,一个 var 模式和一个通配符模式。

常数模式

这个模式可以将一个属性与一个常数值进行匹配,常数匹配使用 object.Equals(left, right) 方法来判断两者是否匹配。

Var 模式

Var 模式是一定会匹配成功的,该模式对应的变量将会被赋值为调用该 is 操作符时所提供的值,而该变量的类型则是由该表达式所决定的静态类型。

通配符模式

通配符模式本质上来说就是 var 表达式,不过你不需要关心匹配的结果。

内部实现

让我们继续讨论一下这个 location 类的示例,编译器在编译阶段会进行以下几个步骤的处理:

  1. 创建变量 $x、$y 和 $z
  2. 调用 Location.is(a, out $x, out $y, out $z) 方法,并确认返回结果为 true
  3. 常数模式:检查 object.Equals($x, 1) 调用的结果
  4. Var 模式:将 $y 赋给 y
  5. 通配符模式:忽略 $z 变量

Switch/Select Case 语句块

Switch 语句块的功能将得到扩展,它将能够使用模式匹配特性。这实际上意味着你可以按以下方式编写语句:

case null:
case String s
case Location(1, var y, *):

限制

在目前的规格草稿中,还没有对于范围检查的支持。这意味着你不能编写类似于“a is Location( > 0, 1 to 5, <= 10)”这样的代码。此外目前也不支持在一个列表或迭代器中进行元素匹配。

查看英文原文:Pattern Matching in C# 6 and VB 12

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