C# 6與VB 12即將加入模式匹配

infoq發表於2014-08-18
C#模式

　　又有一種源自於函數語言程式設計語言中的概念加入了C#和VB的陣營，這就是被稱為模式匹配（Pattern Matching）的特性。初看上去，模式匹配的作用類似於一段switch/select語句塊，但它的功能要強大的多。

　　請注意：由於VB版本的規格說明現在還沒有完成，因此這些示例主要都是來自於C#中的模式匹配規格說明。

　is或Matches 操作符

　　.NET中的模式匹配主要是通過“is/Matches”操作符支援的。這種還讓人不太熟悉的操作符將一個類分解為多個組成部分。以下這個示例是基於在週二的新聞報導中所提到過的Cartesian記錄類http://www.infoq.com/news/2014/08/Record-Class（record class）的基礎上建立的。

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

　　這個is操作符不僅限於在它的定義類中使用，以下這個示例以另一種方式定義了一個操作符，使它能夠分解一個Cartesian物件，讓它能夠匹配一個Polar物件。

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);

　型別模式

　　最簡單的模式是型別模式，它本質上就是嘗試進行型別轉換並同時賦給某個變數。以下是這種模式的一個示例：

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

　遞迴模式

　　多數模式都是作為遞迴模式的形式出現，意即它們是由較簡單的模式所組成的。看一下這種模式的示例：

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

　　這個遞迴模式包括了一個常數模式，一個var模式和一個萬用字元模式。

　常數模式

　　這個模式可以將一個屬性與一個常數值進行匹配，常數匹配使用object.Equals(left, right)方法來判斷兩者是否匹配。

　Var模式

　　Var模式是一定會匹配成功的，該模式對應的變數將會被賦值為呼叫該is操作符時所提供的值，而該變數的型別則是由該表示式所決定的靜態型別。

　萬用字元模式

　　萬用字元模式本質上來說就是var表示式，不過你不需要關心匹配的結果。

　內部實現

　　讓我們繼續討論一下這個location類的示例，編譯器在編譯階段會進行以下幾個步驟的處理：

  1. 建立變數$x、$y和$z
  2. 呼叫Location.is(a, out $x, out $y, out $z)方法，並確認返回結果為true
  3. 常數模式：檢查object.Equals($x, 1)呼叫的結果
  4. Var模式：將$y賦給y
  5. 萬用字元模式：忽略$z變數

　Switch/Select Case 語句塊

　　Switch語句塊的功能將得到擴充套件，它將能夠使用模式匹配特性。這實際上意味著你可以按以下方式編寫語句：

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

　限制

　　在目前的規格草稿中，還沒有對於範圍檢查的支援。這意味著你不能編寫類似於“a is Location( > 0, 1 to 5, <= 10)”這樣的程式碼。此外目前也不支援在一個列表或迭代器中進行元素匹配。

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

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