C# 9.0 新特性之模式匹配简化

记得在 MS Build 2020 大会上,C# 语言开发项目经理 Mads Torgersen 宣称 C# 9.0 将会随着 .NET 5 在今年 11 月份正式发布。目前 .NET 5 已经到了 Preview 5 阶段了,C# 9.0 也已经初具规模。忍不住激动的心情,暂停更新《C#.NET 拾遗补漏》系列几天,先要和大家分享一下我了解到的 C# 9.0 的新特性。由于新特性比较多,所以会分成几篇来讲。这是第一篇,专讲模式匹配这个特性的简化。

模式匹配(Pattern Matching)是在 C# 7.0 引入的,是对 switch 语句的增强,可以支持实现复杂的条件匹配。下面我先用一个示例来展示一下模式匹配的一般的用法。

假如现在我们要计算各种车辆在某高速的通行费,比如有下面四种车辆,分别定义为以下四个类,各个类中定义了和通行费计算相关的属性:

public class Car
{
    public int Passengers { get; set; }
}

public class DeliveryTruck
{
    public int GrossWeightClass { get; set; }
}

public class Taxi
{
    public int Fares { get; set; }
}

public class Bus
{
    public int Capacity { get; set; }
    public int Riders { get; set; }
}

下面用用模式匹配的方式来实现一个计算通行费的方法:

public decimal CalculateToll(object vehicle) =>
    vehicle switch
{
    Car { Passengers: 0}        => 2.00m + 0.50m,
    Car { Passengers: 1}        => 2.0m,
    Car { Passengers: 2}        => 2.0m - 0.50m,
    Car c                       => 2.00m - 1.0m,

    Taxi t => t.Fares switch
    {
        0 => 3.50m + 1.00m,
        1 => 3.50m,
        2 => 3.50m - 0.50m,
        _ => 3.50m - 1.00m
    },

    Bus b when ((double)b.Riders / (double)b.Capacity) < 0.50 => 5.00m + 2.00m,
    Bus b when ((double)b.Riders / (double)b.Capacity) > 0.90 => 5.00m - 1.00m,
    Bus b => 5.00m,

    DeliveryTruck t when (t.GrossWeightClass > 5000) => 10.00m + 5.00m,
    DeliveryTruck t when (t.GrossWeightClass < 3000) => 10.00m - 2.00m,
    DeliveryTruck _ => 10.00m,

    { } => throw new ArgumentException(message: "Not a known vehicle type", paramName: nameof(vehicle)),
    null => throw new ArgumentNullException(nameof(vehicle))
};

代码来源于文末参考链接

代码来源于文末参考链接

如果上面代码阅读起来感觉吃力,你可以先阅读文末参考链接中的第一个链接,关于模式匹配的详细介绍。

实现这个业务逻辑,若在 C# 7.0 之前,需要用一堆的 if/else 来实现。有了模式匹配后,变得方便了很多,而且使用上很灵活,代码结构也更优美。

对我来说,模式匹配是个极好的特性!但这还不够,C# 9.0 对模式匹配的写法做了进一步的简化!

以上面代码为例,模式匹配可以分为三种:简单模式、关系模式和逻辑模式。下面分别说说 C# 9.0 对三种模式的简化。

简单模式

以上面 CalculateToll 方法示例代码为例,简单模式对应的代码片段是这样的:

vehicle switch
{
...
Car c => 2.00m - 1.0m
}

我们其实可以发现,上面的变量 c 声明了却没用被使用,现在 C# 9.0 中可以把它省略了:

vehicle switch
{
...
Car => 2.00m - 1.0m
}

关系模式

以上面 CalculateToll 方法示例代码为例,关系模式是通过比较(大小)关系来匹配的,对应的代码片段如下:

DeliveryTruck t when (t.GrossWeightClass > 5000) => 10.00m + 5.00m,
DeliveryTruck t when (t.GrossWeightClass < 3000) => 10.00m - 2.00m,

现在 C# 9.0 可以简写成:

DeliveryTruck t when t.GrossWeightClass switch
{
> 5000 => 10.00m + 5.00m,
< 3000 => 10.00m - 2.00m,
}

逻辑模式

在 C# 9.0 中,你可以通过逻辑操作符 andor 和 not 对模式进行组合,下面是一些示例:

DeliveryTruck t when t.GrossWeightClass switch
{
< 3000 => 10.00m - 2.00m,
>= 3000 and <= 5000 => 10.00m,
> 5000 => 10.00m + 5.00m,
}

not null => throw new ArgumentException($"Not a known vehicle type: {vehicle}", nameof(vehicle)),
null => throw new ArgumentNullException(nameof(vehicle))

另外,not 关键字还可以用来替代 if 条件判断中的逻辑非(!),比如:

// 原来的写法
if (!(e is Customer)) { ... }

// 新的写法(易读性更好)
if (e is not Customer) { ... }

C# 9.0 还有很多其它好用的新特性,下一篇文章继续与你分享。文章写短一点不是因为我偷懒哈,而是为了促使大家一次性看完,方便大家在零碎时间阅读,避免因文章太长而成为“收藏不看”系列。

敬请关注我明天下一篇关于 C# 9.0 新特性的介绍,明天不见不散。参考:

  1. https://bit.ly/2MNc0DJ
  2. https://bit.ly/2UzEIwu

原文出处:微信公众号【liamwang 极客精神】

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/GwM3jVzuPU1L0jaUhHVz8Q

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