C# 8.0 模式匹配进阶：Switch 表达式与属性/位置模式详解

从传统 Switch 到 Switch 表达式

在 C# 7.0 时代，模式匹配主要依赖 case Type variable when condition: 这种长格式写法。虽然在 C# 8.0 中传统写法依然可用，但新的 Switch 表达式提供了更函数式的表达方式。

以一个简单的 Point 类为例，我们先回顾 C# 7.0 的经典实现：

class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
    public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
}

static string Display(object o)
{
    switch (o)
    {
        case Point p when p.X == 0 && p.Y == 0:
            return "origin";
        case Point p:
            return $"({p.X}, {p.Y})";
        default:
            return "unknown";
    }
}

进入 C# 8.0 后，可以使用箭头操作符 => 将 switch 表达式写在一行或紧凑的多行结构中，语义同样连贯：

static string Display(object o) => o switch
{
    Point p when p.X == 0 && p.Y == 0 => "origin",
    Point p                             => $"({p.X}, {p.Y})",
    _                                   => "unknown"
};

第1步：理解 Switch 表达式的构成

• 入口：对变量 o 调用 .switch 方法（实际上是语言层面的模式匹配支持）。
• 动作：花括号内包含多组模式与对应的结果表达式，用逗号分隔。
• 参数：_ 是弃元模式，代表通配符，用于捕获无法被前面模式匹配的情况。

Property Patterns（属性模式）

当需要针对对象的特定属性进行精确判断时，C# 8.0 提供了属性模式。它允许直接在模式内部指定属性名和期望的值，无需先绑定变量再通过 when 关键字做额外校验。

优化上述示例，直接使用属性模式：

static string Display(object o) => o switch
{
    Point { X: 0, Y: 0 }   => "origin",
    Point p                => $"({p.X}, {p.Y})",
    _                      => "unknown"
};

属性模式还支持解构（Deconstruction），即在模式中直接将属性值提取到局部变量中：

static string Display(object o) => o switch
{
    Point { X: 0, Y: 0 }           => "origin",
    Point { X: var x, Y: var y }  => $"({x}, {y})",
    _                              => "unknown"
};

完成状态：当传入的 o 是 Point 实例且属性符合指定条件时，直接返回对应结果；若不符合，则继续向下匹配。

Positional Patterns（位置模式）

如果类的定义中包含 Deconstruct 方法（如上面的 Point 类所示），则可以更进一步，使用位置模式。这种方式类似于解构赋值，按顺序匹配属性。

static string Display(object o) => o switch
{
    Point(0, 0)          => "origin",
    Point(var x, var y) => $"({x}, {y})",
    _                    => "unknown"
};

对于已经知道确切类型的情况（即不涉及基类或多态转换），可以省略类型名称，直接写位置模式：

static string Display(Point o) => o switch
{
    (0, 0)          => "origin",
    (var x, var y) => $"({x}, {y})"
};

第2步：应用 Tuple 模式进行状态流转判断

除了对象实例，Tuple 模式也非常适用于多条件的组合判断，例如状态机的状态切换：

static State ChangeState(State current, Transition transition, bool hasKey) =>
    (current, transition, hasKey) switch
{
    (Opened, Close, _)      => Closed,
    (Closed, Open,  _)      => Opened,
    (Closed, Lock, true)    => Locked,
    (Locked, Unlock, true)  => Closed,
    _                       => throw new InvalidOperationException("Invalid transition")
};

在此场景中，_ 用作占位符忽略第三个参数（如钥匙状态）在不相关路径下的影响，极大地提升了可读性。

简化的非空判断

在实际业务中，经常会遇到“判空”的需求。在传统写法中，我们通常习惯先写 if (obj is null)。在 C# 8.0 中，这可以用极短的模式文字完成：

{ }  => o.ToString(), // 非空对象
null => "null"        // 显式匹配 null

注意：{ } 表示匹配任何非空值的模式（Non-null pattern）。结合 Switch 表达式使用时，可以非常干净地处理可能为空的数据。

第3步：综合实战建议

• 入口：识别项目中大量的 if-else 链或冗长的 switch-case。
• 动作：优先检查对象类型是否明确，若是，尝试转换为 Switch 表达式。
• 参数：利用属性模式替换 when 从句中的相等比较，让意图一目了然。

总结

C# 8.0 的模式匹配（Pattern Matching）不仅仅是语法糖，它从根本上改变了声明式数据的处理方式。通过 Switch 表达式、Property Patterns 和 Positional Patterns 的组合，开发者可以将复杂的分支逻辑扁平化，减少中间变量的声明，使代码意图更加直观。建议在涉及多类型分发、数据验证或简单状态流转的场景中优先采用这些新特性。

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