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C# Switch Expression Explained：来自 Tim Corey 的实用指南

Tim Corey

9分16秒

在 C# 开发领域，编写简洁易维护的代码是一项关键目标。现代 C# 的一个特性——switch 表达式——有助于实现这一目标，它是传统 switch 语句的一种简洁而强大的替代方案。虽然经常被忽视，但 switch 表达式简化了复杂的逻辑分支，尤其是在处理关系模式、模式匹配和常量模式时。

为了更好地了解此功能的工作原理以及它与传统方法的比较，我们将观看 Tim Corey 制作的一段很有帮助的视频。在 Tim 的" C# 中的 switch 表达式"视频中，他详细讲解了 C# 中 switch 表达式的实际用法，演示了如何用更少的代码行编写更好的代码。

让我们深入了解 Tim 的实际解释，他从一个评分示例开始，逐步深入到使用接口、类型模式和对象评估的更高级场景。

传统 If-Else 表达式与 Switch 表达式

Tim 首先创建了一个控制台应用程序，其中一个名为 numberGrade 的 int 变量存储着一个测试分数，例如 85。目标是将此数值输入值转换为相应的字母等级，例如"B"。大多数情况下，开发人员会使用一系列 if-else 语句或 switch 语句，如下所示：

if (numberGrade >= 90)
    letterGrade = "A";
else if (numberGrade >= 80)
    letterGrade = "B";
// ...and so on

if (numberGrade >= 90)
    letterGrade = "A";
else if (numberGrade >= 80)
    letterGrade = "B";
// ...and so on

If numberGrade >= 90 Then
    letterGrade = "A"
ElseIf numberGrade >= 80 Then
    letterGrade = "B"
' ...and so on
End If

If numberGrade >= 90 Then
    letterGrade = "A"
ElseIf numberGrade >= 80 Then
    letterGrade = "B"
' ...and so on
End If

虽然这种方法可行，但过于冗长。另一方面，C# switch 表达式提供了更简洁的语法。

编写用于评分的 Switch 表达式

为了演示 switch 表达式，Tim 使用以下代码重写了上述逻辑：

string letterGrade = numberGrade switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 80 => "B",
    >= 70 => "C",
    >= 60 => "D",
    _ => "F"
};

string letterGrade = numberGrade switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 80 => "B",
    >= 70 => "C",
    >= 60 => "D",
    _ => "F"
};

Dim letterGrade As String = 
    If(numberGrade >= 90, "A", 
    If(numberGrade >= 80, "B", 
    If(numberGrade >= 70, "C", 
    If(numberGrade >= 60, "D", "F"))))

Dim letterGrade As String = 
    If(numberGrade >= 90, "A", 
    If(numberGrade >= 80, "B", 
    If(numberGrade >= 70, "C", 
    If(numberGrade >= 60, "D", "F"))))

在这里，switch 关键字被用在了一个新的上下文中——作为表达式，而不是语句。这意味着它可以直接计算出一个值，并且可以赋值给一个变量（例如 letterGrade）。

此形式支持关系模式（例如，>= 90），并使用丢弃模式（_）来处理默认情况，这等同于最后的 else。

Tim 指出，编译器在运行时确定匹配项，自顶向下检查每个条件，并选择第一个符合输入的模式。

利用表达式简化代码

用蒂姆的话来说，这种新语法"取代了大量代码"。它不再像以前那样用 else if 重复条件判断，而是用 switch 表达式以清晰简洁的结构处理所有事情。这简化了控制流程，提高了可读性，并减少了逻辑中的冗余。

他强调，这种结构在将输入值映射到特定输出（如评分、状态消息或数据转换）时特别有用。

将模式匹配与对象类型结合使用

为了探索类型模式和模式匹配，Tim 引入了一个涉及 IAnimal 接口的场景。他定义了三个类——狗、猫和牛——每个类都实现了该接口。这使他能够创建一个动物列表，每个动物都有不同的特性。

interface IAnimal { }

record Dog(string Name) : IAnimal;
record Cat(string Title, string Name) : IAnimal;
record Cow(string Breed) : IAnimal;

interface IAnimal { }

record Dog(string Name) : IAnimal;
record Cat(string Title, string Name) : IAnimal;
record Cow(string Breed) : IAnimal;

Interface IAnimal
End Interface

Record Dog(Name As String)
    Implements IAnimal
End Record

Record Cat(Title As String, Name As String)
    Implements IAnimal
End Record

Record Cow(Breed As String)
    Implements IAnimal
End Record

Interface IAnimal
End Interface

Record Dog(Name As String)
    Implements IAnimal
End Record

Record Cat(Title As String, Name As String)
    Implements IAnimal
End Record

Record Cow(Breed As String)
    Implements IAnimal
End Record

他用各种动物实例填充了一个列表，并演示了如何使用类型模式匹配来识别对象类型并提取数据。

带模式匹配的切换表达式

Tim 展示了如何使用 if 语句来实现以下代码：

if (a is Dog d)
    message = $"Dog: {d.Name}";
else if (a is Cat c)
    message = $"Cat: {c.Title} {c.Name}";
else if (a is Cow co)
    message = $"Cow: {co.Breed}";
else
    message = "Unknown animal";

if (a is Dog d)
    message = $"Dog: {d.Name}";
else if (a is Cat c)
    message = $"Cat: {c.Title} {c.Name}";
else if (a is Cow co)
    message = $"Cow: {co.Breed}";
else
    message = "Unknown animal";

If TypeOf a Is Dog Then
    Dim d As Dog = DirectCast(a, Dog)
    message = $"Dog: {d.Name}"
ElseIf TypeOf a Is Cat Then
    Dim c As Cat = DirectCast(a, Cat)
    message = $"Cat: {c.Title} {c.Name}"
ElseIf TypeOf a Is Cow Then
    Dim co As Cow = DirectCast(a, Cow)
    message = $"Cow: {co.Breed}"
Else
    message = "Unknown animal"
End If

If TypeOf a Is Dog Then
    Dim d As Dog = DirectCast(a, Dog)
    message = $"Dog: {d.Name}"
ElseIf TypeOf a Is Cat Then
    Dim c As Cat = DirectCast(a, Cat)
    message = $"Cat: {c.Title} {c.Name}"
ElseIf TypeOf a Is Cow Then
    Dim co As Cow = DirectCast(a, Cow)
    message = $"Cow: {co.Breed}"
Else
    message = "Unknown animal"
End If

可以用更简洁易读的 switch 表达式代替：

string message = a switch
{
    Dog d => $"Dog: {d.Name}",
    Cat c => $"Cat: {c.Title} {c.Name}",
    Cow co => $"Cow: {co.Breed}",
    _ => "Unknown animal"
};

string message = a switch
{
    Dog d => $"Dog: {d.Name}",
    Cat c => $"Cat: {c.Title} {c.Name}",
    Cow co => $"Cow: {co.Breed}",
    _ => "Unknown animal"
};

Dim message As String = 
    If(TypeOf a Is Dog, $"Dog: {DirectCast(a, Dog).Name}", 
    If(TypeOf a Is Cat, $"Cat: {DirectCast(a, Cat).Title} {DirectCast(a, Cat).Name}",
    If(TypeOf a Is Cow, $"Cow: {DirectCast(a, Cow).Breed}", 
    "Unknown animal")))

Dim message As String = 
    If(TypeOf a Is Dog, $"Dog: {DirectCast(a, Dog).Name}", 
    If(TypeOf a Is Cat, $"Cat: {DirectCast(a, Cat).Title} {DirectCast(a, Cat).Name}",
    If(TypeOf a Is Cow, $"Cow: {DirectCast(a, Cow).Breed}", 
    "Unknown animal")))

该表达式检查对象的类型，并根据匹配的模式应用正确的输出。如果没有找到匹配项，则使用 discard _ 回退到默认结果。

此功能增强了功能性，同时又不牺牲清晰度。运行时行为仍然可预测且易于理解。

使用 when 关键字的可选守卫

虽然 Tim 的示例中没有演示，但需要注意的是，switch 表达式可以使用 when 关键字进行扩展，以应用可选的布尔条件：

int score = 90;

string result = score switch
{
    int s when s >= 90 && s <= 100 => "Excellent",
    int s when s >= 75 => "Good",
    _ => "Needs Improvement"
};

int score = 90;

string result = score switch
{
    int s when s >= 90 && s <= 100 => "Excellent",
    int s when s >= 75 => "Good",
    _ => "Needs Improvement"
};

Dim score As Integer = 90

Dim result As String = score Select Case
    Case s When s >= 90 AndAlso s <= 100
        Return "Excellent"
    Case s When s >= 75
        Return "Good"
    Case Else
        Return "Needs Improvement"
End Select

Dim score As Integer = 90

Dim result As String = score Select Case
    Case s When s >= 90 AndAlso s <= 100
        Return "Excellent"
    Case s When s >= 75
        Return "Good"
    Case Else
        Return "Needs Improvement"
End Select

在这里，when 子句允许使用更复杂的布尔表达式对参数进行自定义评估。