C# 模式匹配方法 C#如何使用is和switch进行模式匹配

is模式匹配不仅能判断类型，还可解构数据并过滤条件；switch表达式要求穷尽所有可能，而switch语句则无需覆盖全部情况。

is 模式匹配：不只是类型判断，还能解构和条件过滤

is 在 C# 7.0+ 不再只是返回 bool 的类型检查操作符，它支持类型模式、常量模式、变量模式和属性模式。关键在于：**匹配成功时可同时声明并赋值变量**，避免重复转换。

• 常见错误：写 if (obj is string s) { Use(s); } 却在 Use 外部访问 s —— s 作用域仅限于 if 块内
• 嵌套解构：支持元组、位置模式（需类型定义 Deconstruct 方法），例如 if (obj is Point(int x, int y) p) 同时提取字段并绑定 p
• 与 as 对比：as 仅做引用/装箱转换且不支持模式；is 支持所有模式但不提供转换结果（除非用变量模式）
• 性能无额外开销：编译器会优化为一次类型检查 + 字段读取，不生成多余对象

switch 表达式 vs switch 语句：选哪个取决于是否需要副作用

C# 8.0 引入 switch 表达式（返回值），C# 9.0 加入 switch 语句的模式增强。二者语法相似但语义不同：**表达式必须穷尽所有可能，语句则不需要**。

• 表达式要求覆盖所有输入：编译器检查是否遗漏 _（弃元）或具体模式，否则报错 CS8509: The switch expression does not handle all possible inputs
• 语句允许“不处理某些情况”：适合只关心特定子集的场景，比如日志中只记录已知错误码，其余忽略
• 模式优先级：从上到下匹配，遇到第一个成功模式即停止；注意不要把泛化模式（如 object o）写在具体模式（如 string s）前面，否则后者永远不触发
• 使用 when 添加守卫条件：例如 case int i when i > 0 => "positive"，但守卫中避免耗时计算或副作用

常见陷阱：null、泛型约束与模式顺序问题

模式匹配看似直观，但在涉及 null、泛型类型参数或继承链时容易出错。

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• null 匹配：类型模式（如 obj is string s）默认不匹配 null；若需接受 null，改用常量模式 obj is null 或联合模式 obj is string s or null
• 泛型方法中无法直接对 T 使用类型模式（如 value is int），因为 T 在运行时可能被擦除；可行方案是用 typeof(T) == typeof(int) 配合 Convert.ChangeType，或约束为 struct 后用 switch 表达式处理已知具体类型
• 继承关系误导：若 Derived 继承 Base，写 obj is Base b 会匹配所有子类实例，但不会解构 Derived 特有字段；要访问子类成员，必须明确写 obj is Derived d
• switch 表达式中的 goto case 不可用：这是语句特性，表达式只支持 => 和逗号分隔的表达式

何时该用模式匹配而不是传统 if-else 或 as + is

模式匹配不是语法糖替代品，它的价值体现在**结构清晰性与编译期保障**上，尤其在处理多层嵌套数据或异构集合时。

• 适合用模式匹配：解析 JSON-like 对象树（如 JsonElement）、状态机事件分发、AST 节点遍历、DTO 到领域模型映射
• 不适合硬套：简单类型判断（如 if (x is int)）反而增加阅读成本；高频调用路径中过度嵌套属性模式可能影响可读性与调试体验
• 与 LINQ 结合：可在 Where、Select 中用模式匹配过滤/投影，例如 list.OfType().Select(s => s.Length) 可替换为 list.Where(x => x is string).Cast().Select(s => s.Length)，但更推荐直接用 list.OfType() 保持语义明确
• 调试提示：VS 调试器能显示模式匹配变量的当前值，但复杂守卫条件（when）中的局部变量不会自动展开，需手动添加监视