C#的switch语句有哪些新特性？如何模式匹配？

C#的switch语句通过引入模式匹配和switch表达式，实现了从简单值比较到复杂数据形状匹配的跃迁，支持类型、属性、关系等多种模式，结合执行顺序与穷尽性检查，显著提升代码可读性与安全性。

C#的

switch

if-else if

C#的

switch

switch

解决方案

我们来具体看看这些新特性是如何工作的，以及如何利用它们进行模式匹配：

1.

switch

这是最直观的变化。传统的

switch

switch

=>

break

// 传统switch语句
string GetDayTypeTraditional(DayOfWeek day)
{
    switch (day)
    {
        case DayOfWeek.Saturday:
        case DayOfWeek.Sunday:
            return "Weekend";
        case DayOfWeek.Monday:
            return "Start of Week";
        default:
            return "Weekday";
    }
}

// switch表达式
string GetDayTypeModern(DayOfWeek day) => day switch
{
    DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => "Weekend", // C# 9.0 逻辑模式
    DayOfWeek.Monday => "Start of Week",
    _ => "Weekday" // _ 是丢弃模式，匹配任何其他情况
};

2. 模式匹配的种类

switch

switch

• 类型模式（Type Pattern - C# 7.0） 用于检查表达式的运行时类型，并将其转换为该类型的新变量。

  object data = "Hello, C#!";
  string result = data switch
  {
      string s => $"这是一个字符串，长度是 {s.Length}",
      int i => $"这是一个整数，值为 {i}",
      _ => "未知类型"
  };
  // 也可以在传统的switch语句中使用：
  // if (data is string s) { /* ... */ }

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• var

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  模式（Var Pattern - C# 7.0） 匹配任何非

  null

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  值，并将其绑定到一个新的局部变量。

  object item = new List<int> { 1, 2 };
  string description = item switch
  {
      var list when list is List<int> => $"这是一个整数列表，包含 {((List<int>)list).Count} 个元素",
      _ => "其他类型"
  };
  // 注意：var模式通常与when子句结合使用，否则它会匹配所有非null值。

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• 属性模式（Property Pattern - C# 8.0） 允许你根据对象的属性值进行匹配。这在处理复杂对象时特别有用。

  record Order(int OrderId, decimal Amount, string Status);
  
  Order order = new(101, 150.75m, "Processing");
  string orderStatusMessage = order switch
  {
      { Status: "Processing", Amount: > 100m } => "大额订单正在处理中。",
      { Status: "Completed" } => "订单已完成。",
      { Status: "Cancelled", OrderId: var id } => $"订单 {id} 已取消。",
      _ => "未知订单状态。"
  };

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• 位置模式（Positional Pattern - C# 8.0） 用于匹配支持解构（Deconstruct）的对象。你可以根据解构后的值进行匹配。

  record Point(int X, int Y); // records 默认支持解构
  
  Point p = new(10, 20);
  string pointDescription = p switch
  {
      (0, 0) => "原点",
      (> 0, > 0) => "第一象限",
      (int x, int y) when x < 0 && y > 0 => "第二象限", // 结合when子句
      _ => "其他位置"
  };

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• 关系模式（Relational Pattern - C# 9.0） 允许你使用关系运算符（

  <

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  ,

  >

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  ,

  <=

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  ,

  >=

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  ）直接在模式中比较值。

  int temperature = 25;
  string weatherAdvice = temperature switch
  {
      < 0 => "极寒，注意保暖！",
      >= 0 and < 10 => "寒冷，多穿衣服。", // C# 9.0 逻辑模式结合
      >= 10 and < 25 => "舒适宜人。",
      >= 25 and < 35 => "炎热，注意防晒。",
      _ => "酷暑，避免外出！"
  };

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• 逻辑模式（Logical Pattern - C# 9.0） 使用

  and

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  、

  or

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  、

  not

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  运算符组合其他模式，创建更复杂的匹配条件。

  bool IsWorkingDay(DayOfWeek day) => day switch
  {
      DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => false,
      not DayOfWeek.Friday => true, // 除了周五以外的工作日
      _ => true // 周五也是工作日
  };

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这些模式可以灵活组合，形成非常强大和富有表达力的匹配逻辑。在我看来，

switch

switch

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表达式与

switch

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语句有何不同，我该如何选择？

在我个人的编程实践中，

switch

switch

switch

switch

switch

传统的

switch

case

break

// switch 语句：执行副作用
void ProcessCommand(string command)
{
    switch (command)
    {
        case "start":
            Console.WriteLine("Starting service...");
            // 更多启动逻辑
            break;
        case "stop":
            Console.WriteLine("Stopping service...");
            // 更多停止逻辑
            break;
        default:
            Console.WriteLine("Unknown command.");
            break;
    }
}

而

switch

=>

// switch 表达式：计算并返回一个值
string GetServiceStatus(ServiceState state) => state switch
{
    ServiceState.Running => "Service is active.",
    ServiceState.Stopped => "Service is inactive.",
    ServiceState.Error => "Service encountered an error.",
    _ => "Unknown service state."
};

如何选择？

我的经验是：

1. 如果你需要根据输入值执行不同的“动作”或“副作用”（如打印日志、修改状态、调用其他方法），并且这些动作本身不直接返回一个有用的值供后续使用，那么

   switch

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   语句是更合适的选择。 它提供了更大的自由度来编写多行逻辑。
2. 如果你需要根据输入值“计算”或“映射”出一个结果，并且这个结果会立即被后续代码使用，那么

   switch

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   表达式无疑是更优的选择。 它能够将复杂的条件逻辑浓缩成一行或几行，极大地提高了代码的简洁性和可读性。在很多情况下，它能替代冗长的

   if-else if

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   链，让代码意图一目了然。

当然，两者并非完全互斥。有时候，你可能在

switch

C#模式匹配在实际开发中能解决哪些常见的痛点？

在我看来，C#的模式匹配并非仅仅是语法上的“锦上添花”，它实实在在地解决了许多在日常开发中遇到的痛点，让代码变得更具弹性、更安全，也更容易维护。

1. 处理多态类型集合时的繁琐判断： 想象一下，你有一个

   List<object>

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   ，里面混合了各种类型的对象（字符串、整数、自定义类）。传统上，你需要写一堆

   if (obj is TypeA a) { ... } else if (obj is TypeB b) { ... }

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   。这不仅冗长，而且容易遗漏

   else

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   分支，导致逻辑不完整。 模式匹配的解决方案：

   List<object> items = new() { 10, "hello", new DateTime(2023, 1, 1), 3.14f };
   foreach (var item in items)
   {
       string description = item switch
       {
           int i => $"整数: {i}",
           string s => $"字符串: '{s}' ({s.Length} chars)",
           DateTime dt => $"日期: {dt.ToShortDateString()}",
           float f => $"浮点数: {f:F2}",
           _ => "未知类型"
       };
       Console.WriteLine(description);
   }

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   这让处理异构集合变得异常优雅，代码结构清晰，且编译器能帮助检查是否覆盖了所有可能的类型（对于

   switch

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   表达式）。

2. 复杂的业务规则或状态机逻辑： 当你的业务逻辑涉及到多个条件组合时，比如一个订单的状态、金额、用户等级等共同决定某个操作的权限或结果，传统的

   if-else if

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   会迅速膨胀成“意大利面条”式的代码。 模式匹配的解决方案： 利用属性模式、关系模式和逻辑模式，可以清晰地表达这些复杂的组合条件。

   record User(string Name, UserRole Role, bool IsActive);
   record Order(int Id, decimal Amount, OrderStatus Status);
   
   enum UserRole { Guest, Member, Admin }
   enum OrderStatus { Pending, Processing, Completed, Cancelled }
   
   bool CanProcessOrder(User user, Order order) => (user, order) switch
   {
       ({ Role: UserRole.Admin }, _) => true, // 管理员可以处理任何订单
       ({ IsActive: true, Role: UserRole.Member }, { Status: OrderStatus.Pending or OrderStatus.Processing, Amount: <= 1000m }) => true, // 活跃会员可以处理小额待处理或处理中订单
       ({ IsActive: false }, _) => false, // 非活跃用户不能处理
       (_, { Status: OrderStatus.Completed or OrderStatus.Cancelled }) => false, // 已完成或已取消的订单不能再处理
       _ => false // 其他情况均不能处理
   };

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   这种方式将复杂的条件判断逻辑集中在一个地方，并且可读性极高，一眼就能看出不同组合下的行为。

3. 空值（null）检查的简化： 虽然C# 8.0引入了可空引用类型，但显式的

   null

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   检查依然是必要的。模式匹配可以很自然地融入

   null

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   检查。

   object? value = null; // 或者 new object();
   string info = value switch
   {
       null => "值为空。",
       string s => $"这是一个字符串：{s}",
       _ => "非空但非字符串。"
   };

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   这避免了单独写

   if (value is null)

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   的语句，让逻辑更加紧凑。
   

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模式匹配的这些能力，让我在编写业务逻辑时，能够更专注于“数据是什么样子”，而不是“如何一步步判断它”，从而写出更声明式、更易于理解和维护的代码。

深入理解C#模式匹配的执行顺序和潜在陷阱

模式匹配虽然强大，但在使用时，如果不了解其执行顺序和一些潜在的“坑”，可能会导致意料之外的行为。我个人在实践中就遇到过一些情况，所以深入理解这些细节非常重要。

1. 模式的执行顺序

switch

switch

object data = 100;
string result = data switch
{
    int i => "匹配到 int 类型", // 会匹配到这里
    > 50 => "匹配到大于 50 的值", // 这行永远不会被匹配到，因为它在 int i 之后
    _ => "其他"
};
Console.WriteLine(result); // 输出: 匹配到 int 类型

在这个例子中，即使

100

> 50

int i

> 50

2. 编译器的穷尽性检查（Exhaustiveness Checking）

对于

switch

switch

// 假设有一个枚举
enum TrafficLight { Red, Yellow, Green }

TrafficLight light = TrafficLight.Red;
string action = light switch
{
    TrafficLight.Red => "Stop",
    // 如果这里缺少 Yellow 或 Green，编译器会警告甚至报错，因为它不是穷尽的
    _ => "Proceed" // _ 模式可以作为捕获所有未显式处理情况的最终手段
};

但需要注意的是，对于

object

_

3.

when

when

int value = 15;
string category = value switch
{
    int i when i < 10 => "小于10",
    int i when i >= 10 && i < 20 => "10到19之间", // 会匹配到这里
    int i => "大于等于20",
    _ => "其他"
};
Console.WriteLine(category); // 输出: 10到19之间

这里，

int i

when

when

int i when ...

4.

null

模式匹配对

null

null

null

object? item = null;
string description = item switch
{
    string s => "字符串", // 不会匹配null
    int i => "整数",     // 不会匹配null
    null => "空值",      // 专门匹配null
    _ => "其他非空类型" // 匹配所有非null且未被前面模式匹配的类型
};
Console.WriteLine(description); // 输出: 空值

如果你不显式处理

null

item

null

null

_

_

switch

System.Runtime.CompilerServices.SwitchExpressionException

5. 潜在的性能考量

虽然编译器对模式匹配进行了大量优化，但在极端复杂的模式组合下，尤其是涉及大量属性模式和

when

总而言之，模式匹配是C#语言的一个巨大进步，但理解其内在机制，特别是模式的评估顺序和穷尽性检查，能帮助我们写出更健壮、更可预测的代码。在遇到不符合预期的情况时，首先检查模式的顺序，往往能找到问题的根源。

以上就是C#的switch语句有哪些新特性？如何模式匹配？的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！