C# 7新功能概覽

.NET Magazine國際中文電子雜誌
作者：許薰尹
審稿：張智凱
文章編號： N170818601
出刊日期： 2017/8/9

本文將延續本站《C#7新功能概覽 - 1》一文的說明，介紹C# 7 新增的新語法，並利用一些範例來了解這些語法。

Pattern matching

C# 7的Pattern matching可以根據特定的類別或是結構來進行比對，看看比對的結果是否符合特定的樣式。Pattern matching功能支援兩個運算式（Expression）：is與switch。這些運算式可以檢視物件與物件的屬性，來判斷物件是否滿足某種樣式（Pattern），還可以搭配when關鍵字以指定樣式的相關規則。

is樣式運算式（Pattern Expression）

is樣式運算式（Pattern Expression）擴充原有的is運算子（Operator）的功能，以根據型別來查詢物件。

例如以下範例程式碼，在集合中存放數值與包含NT$貨幣符號的字串，我們希望將計算出所有項目的加總，若集合中存放的是數值，直接累加到total，若集合中存放的是帶貨幣符號的字串，則先將字串根據台灣文特性來轉型，粹取出數值，再和total進行累加，在C# 6可以撰寫這樣的程式碼來達到這個需求：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int x = 100;
        string y = "NT$200";
        IEnumerable＜object＞ data = new List＜object＞() { x, y };
        int total = 0;

        foreach (var item in data)
        {
            if (item is int)
            {
                total += (int)item;
            }
            else if (item is string && item.ToString().Contains("NT$"))
            {
                total += int.Parse(item.ToString(), NumberStyles.Currency, new CultureInfo("zh-TW"));
            }
        }

Console.WriteLine(total);
}

}

此範例的執行結果會印出累計的結果「300」，而在C# 7可以改寫如下：

class PatternMatchingDemo
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int x = 100;
        string y = "NT$200";
        IEnumerable＜object＞ data = new List＜object＞() { x, y };
        int total = 0;

        foreach (var item in data)
        {
            if (item is int i)
            {
                total += i;
            }
            else if (item is string s && s.Contains("NT$"))
            {
                total += int.Parse(item.ToString(), NumberStyles.Currency, new CultureInfo("zh-TW"));
            }
        }

Console.WriteLine(total);
}
}

比對程式碼，在C# 7 if判斷式中，使用is比對集合中的項目的型別若為「int」，可以直接將item指定一個變數名稱「i」，在if的區塊中使用它。而第二個if 則利用一行程式碼，完成兩個動作，首先在判斷集合中的項目是否是「string」型別，若是字串型別，則自動將其轉型成字串，並指定給s變數。因此不需要像C# 6 還需要明確叫用ToString()方法將物件轉型成字串。

若集合中項目存放的是「null」時，要將total做累加一動作，例如以下將z變數放到集合中，此時就可以利用is運算子進行判斷：

class PatternMatchingDemo
{
    static void Main(string[] args)
    {
        int x = 100;
        string y = "NT$200";
        int? z = null;
        IEnumerable＜object＞ data = new List＜object＞() { x, y, z };
        int total = 0;

        foreach (var item in data)
        {
            if (item is null)
            {
                total += 1;
            }
            else if (item is int i)
            {
                total += i;
            }
            else if (item is string s && s.Contains("NT$"))
            {
                total += int.Parse(item.ToString(), NumberStyles.Currency, new CultureInfo("zh-TW"));
            }
        }

Console.WriteLine(total);
}
}

switch式運算式（Pattern Expression）

若要判斷的條件有很多，不同的條件要分支去執行不同的程式碼，使用switch語法會比if語法看起來更為簡潔。在新的C# 7 switch語法，有著顯著的改善，可以撰寫類似VB的Select Case語法，更容易判斷資料是否在一個範圍，或符合特定條件。

以往在C# 6時，當運算分支的邏輯不是只拿一個簡單的型別做比對時，只能使用if - else if語法，現在C# 7使用新的Pattern matching語法可以讓程式更容易達到這樣的要求。switch陳述式與 case關鍵字之後的運算式現在不限定在只能使用數值（如int），或字串型別，可以包含變數或運算式，也可以使用到.NET型別或自訂類別。若在case關鍵字之後使用到「null」，則「null」將視為一個常數運算式（constant expresion），可以匹配null參考型別物件（null reference-type object）。

參考以下範例程式碼，從主控台輸入一個課程的成積，並透過ParseNullable方法，將其轉型成數值印出：

class Program
{
    public static int? ParseNullable(string val)
    {
        int output;
        return int.TryParse(val, out output) ? (int?)output : null;
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("請輸入一個數字");
        var scores = ParseNullable(Console.ReadLine());

        Console.WriteLine("中文");
        switch (scores)
        {
            case 100:
                Console.WriteLine("滿分");
                break;
            case var s when (s == 0):
                Console.WriteLine("零分");
                break;
            case var s when (s >= 99 & s <= 60):
                Console.WriteLine("及格");
                break;
            case var s when (s < 60 & s > 0):
                Console.WriteLine("不及格");
                break;
            default:
                Console.WriteLine("不正確的成績");
                break;
        }

}
}

在第一個case區塊中，將數值與常數「100」做比對，而第二個case則在後面的運算式中，使用when關鍵字加上判斷條件，在成績（scores）為「0」時印出「零分」。第三個case則判斷成績是否在 99~60分之間；最後一個是預設值，因此若輸入負數和英文文字，如「a」，則會印出「不正確的成績」。

若輸入負數和英文文字要執行不同的程式邏輯，我們可以在switch的case區段判斷null值，

參考以下範例程式碼：

        Console.WriteLine("中文");
        switch (scores)
        {
            case 100:
                Console.WriteLine("滿分");
                break;
            case var s when (s == 0):
                Console.WriteLine("零分");
                break;
            case var s when (s >= 99 & s <= 60):
                Console.WriteLine("及格");
                break;
            case var s when (s < 60 & s > 0):
                Console.WriteLine("不及格");
                break;
            case var s when s is null:
                Console.WriteLine("null");
                break;
            default:
                Console.WriteLine("不正確的成績");
                break;
        }

}
}

此範例若輸入負數印出「不正確的成績」，若輸入英文文字，根據ParseNullable方法的邏輯，若轉型失敗ParseNullable方法會回傳null，因此switch程式區段最後會印出「null」。

特別注意，在switch使用Pattern Expression時，case出現的順序會影響程式的執行，規則比較嚴格或特殊的case區塊，程式的位置要出現在比較上面。我們將前面範例改簡單一些，參考以下範例程式碼：

class Program
{
    public static int? ParseNullable(string val)
    {
        return int.TryParse(val, out int output) ? (int?)output : null;
    }
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("請輸入一個數字");
        var scores = ParseNullable(Console.ReadLine());

        Console.WriteLine("中文");
        switch (scores)
        {
            case 100:
                Console.WriteLine("滿分");
                break;
            case var s when (s > 0):
                Console.WriteLine(s);
                break;
            default:
                Console.WriteLine("不正確的成績");
                break;
        }

}
}

若輸入100則印出「滿分」；若輸入非100的正數值，就印出此數值，但若修改程式碼順序如下：

        Console.WriteLine("中文");
        switch (scores)
        {
            case var s when (s > 0):
                Console.WriteLine(s);
                break;
            case 100:
                Console.WriteLine("滿分");
                break;
            default:
                Console.WriteLine("不正確的成績");
                break;
        }

}
}

因為第二個case涵蓋在第一個case的範圍內，因此Visual Studio會顯示一個錯誤，無法編譯程式碼：

圖 1：switch case出現的順序會影響程式的編譯。

比對型別（Type ）

在每一個「case」後的運算式（Expression）可以包含一個型別（Type）名稱再加一個變數名稱，根據型別來比對是否滿足條件，此變數的有效範圍限定在此case區塊之中。Null實體永遠不會匹配這些型別判斷的case區塊，若要判斷是否為Null值，直接使用一個「null」實體即可，參考以下範例程式碼：

class PatternMatchingDemo
{
     static void Main(string[] args)
     {
         Employee employee1 = new Employee() { Name = "Mary" };
         Employee employee2 = new Sales() { Name = "Candy", Bonus = 1000 };
         Employee employee3 = new SalesLeader() { Name = "LuLu", Allowance = 5000 };

var list = new List<Employee>() { employee1, employee2, employee3, null };

         foreach (var employee in list)
         {
             switch (employee)
             {
                 case SalesLeader l:
                     Console.WriteLine($"Employee Name {l.Name} , SalesLeader Allowance : {l.Allowance}");
                     break;
                 case Sales s:
                     Console.WriteLine($"Employee Name {s.Name} , Sales Bonus : {s.Bonus}");
                     break;
                 case null:
                     Console.WriteLine($"null");
                     break;
                 default:
                     Console.WriteLine($"Employee Name {employee.Name}");
                     break;
             }

}

}
}
class Employee
{
public string Name { get; set; }
}

class Sales : Employee
{
public int Bonus { get; set; }
}

class SalesLeader : Sales
{
public int Allowance { get; set; }
}

SalesLeader類別繼承自Sales類別，而Sales類別繼承自Employee類別，範例中將SalesLeader、Sales與Employee物件放到集合之中，使用迴圈將集合中每一個物件取出，然後利用switch比對，若集合中的物件是SalesLeader類型的物件則印出Allowance；若集合中的物件是Sales類型則印出Bonus，此範例的執行結果，請參考下圖所示：