使用C＃8.0中的模式，做得更多

Visual Studio 2019预览版2已经发布！伴随它的还有一些C＃8.0的功能，供您试用。主要是关于模式匹配，但我会在最后提到一些其他的消息和变化。

更多地方的更多模式

当C＃7.0引入模式匹配时，我们说我们希望将来在更多地方添加更多模式。是时候了！我们添加了我们称之为递归模式的内容，以及一种更紧凑的switch语句表达形式，称为Switch表达式（您猜对了！）。

这是一个简单的C＃7.0模式示例，让我们开始：

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 #34;({p.X}, {p.Y})";        default:            return "unknown";    }}

Switch表达式

首先，让我们观察一下，许多switch语句在case内部并没有做太多有趣的工作。通常它们都只是生成一个值（如上所述），要么通过将值赋给变量，要么通过返回一个值。在所有这些情况下，switch语句坦率地说是笨重的。这感觉就像有着50年历史的语言特征，有太多的仪式感。

我们决定是时候添加switch表达式了。在这里，它应用于上述示例：

static string Display(object o){    return o switch    {        Point p when p.X == 0 && p.Y == 0 => "origin",        Point p                           => #34;({p.X}, {p.Y})",        _                                 => "unknown"    };}

这里有些做法与switch语句不同。让我们把它们列出来：

• switch关键字是测试值和case 列表{...}之间的“中缀” 。这使得它更容易与其他表达式组合，并且更容易在视觉上区分switch语句。
• 为简洁起见，case关键字和:被lambda箭头替换=>。
• 为简洁起见，default被替换为 _ discard 模式。
• 方法体就是表达式！所选方法体的结果，将成为switch表达式的结果。

由于表达式需要有一个值或抛出异常，因此到达末尾但没有匹配成功的switch表达式将引发异常。当出现这种可能的情况时，编译器会很好地警告你，但不会强迫你用一个catch-all来结束switch表达式：你知道则更好！

当然，现在由于我们的Display方法包含单个的return语句，我们可以将它简化为表达式体：

    static string Display(object o) => o switch    {        Point p when p.X == 0 && p.Y == 0 => "origin",        Point p                           => #34;({p.X}, {p.Y})",        _                                 => "unknown"    };

老实说，我不确定我们将在这里给出什么样的格式化指导，但应该清楚的是，这更加简洁和清晰的，特别是因为简洁性通常允许您以“表格”的方式格式化switch，如上所示，模式和方法体在同一行上，而=>排列成一列。

顺便说一句，我们计划在最后一个case之后允许一个尾随逗号，来与C＃中所有其他的“大括号中的逗号分隔列表”保持一致，但预览2还不允许这样。

属性模式

说到简洁，模式突然变成了上面的switch表达式中最重要的元素！让我们做点什么。

请注意，switch表达式使用类型模式 Point p（两次），以及为第一个case添加附加条件的when子句。

在C＃8.0中，我们向类型模式添加了更多的可选元素，这允许模式本身能够深入挖掘正在进行模式匹配的值。您可以通过添加包含嵌套模式的{...}使其成为属性模式， 来应用于值的可访问属性或字段。这让我们重写switch表达式如下：

static string Display(object o) => o switch{    Point { X: 0, Y: 0 }         p => "origin",    Point { X: var x, Y: var y } p => #34;({x}, {y})",    _                              => "unknown"};

两种情况仍然检查是否o是Point。然后，第一种情况将常量模式0递归地应用于p的X和Y属性，检查它们是否具有该值。因此，我们可以消除这个和许多常见情况中的when子句。

第二种情况将var模式应用于每个X和Y。回想一下，C＃7.0 中的var模式总是成功的，它仅是声明一个新变量来保存该值。因此，x和y得到p.X和p.Y所包含的int值。

我们从不使用p，事实上可以省略它：

    Point { X: 0, Y: 0 }         => "origin",    Point { X: var x, Y: var y } => #34;({x}, {y})",    _                            => "unknown"

包括属性模式在内的所有类型模式，仍然存在的一点是，它们要求值为非null。这启发了“空”属性模式{}被用作紧凑的“非空”模式的可能性。例如，我们可以将最后一个case替换为以下两个case：

    {}                           => o.ToString(),    null                         => "null"

该{}处理剩下的非空对象，并null得到空值，所以switch是穷尽的，编译器不会抱怨有case没有考虑到。

位置模式

属性模式并没有使第二种Point情况更短，并且似乎不值得如此麻烦，但还是可以做更多事情来改变这一点。

请注意，Point该类有一个Deconstruct方法，即所谓的解构函数。在C＃7.0中，解构器允许在赋值时解构一个值，这样您就可以编写例如：

(int x, int y) = GetPoint(); // split up the Point according to its deconstructor

C＃7.0没有将解构与模式结合起来。在C＃8.0中，这一点通过使用位置模式而发生了改变，位置模式是我们在C＃8.0中对类型模式的进一步扩展。如果匹配类型是元组类型或具有解构函数，则可以使用位置模式作为应用递归模式的紧凑方式，而无需命名属性：

static string Display(object o) => o switch{    Point(0, 0)         => "origin",    Point(var x, var y) => #34;({x}, {y})",    _                   => "unknown"};

一旦对象被匹配为Point，解构函数就会被应用，嵌套模式也会被应用到结果值中。

解构函数并不总是合适的。只应将它们添加到这样的类型中：真正地清楚那些值是些什么值。例如Point，对于一个类，假设第一个值是X第二个值是Y，这是安全且直观的，因此上面的switch表达式直观且易于阅读。

元组模式

位置模式的一个非常有用的特殊情况是它们应用于元组时。如果将switch语句直接应用于元组表达式，我们甚至允许省略额外的括号集，例如switch (x, y, z)而不是switch ((x, y, z))。

元组模式非常适合同时测试输入的多个切片。这是一个状态机的简单实现：

static State ChangeState(State current, Transition transition, bool hasKey) =>    (current, transition) switch    {        (Opened, Close)              => Closed,        (Closed, Open)               => Opened,        (Closed, Lock)   when hasKey => Locked,        (Locked, Unlock) when hasKey => Closed,        _ => throw new InvalidOperationException(#34;Invalid transition")    };

当然，我们可以在switch-on的元组中，可选地包含hasKey而不是使用when子句 —— 这实际上是一个喜好问题：

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(#34;Invalid transition")    };

总而言之，我希望您能看到递归模式和switch表达式可以带来更清晰、更具声明性的程序逻辑。

预览2中的其他C＃8.0功能

虽然这些模式功能是在VS 2019预览2中上线的主要功能，但有一些较小的功能，我希望您也会觉得它们既实用又有趣。我不会在这里详细介绍，只是简单介绍一下。

using声明

在C＃中，using语句总是会导致嵌套级别，这可能非常烦人并且会损害可读性。对于您只想在一个范围结束时清理资源的简单情况，您现在有了using声明。using声明只是前面带有using关键字的局部变量声明，它们的资源在当前语句块的结尾处被释放。所以代替了：

static void Main(string[] args){    using (var options = Parse(args))    {        if (options["verbose"]) { WriteLine("Logging..."); }        ...    } // options disposed here}

你可以简单地写

static void Main(string[] args){    using var options = Parse(args);    if (options["verbose"]) { WriteLine("Logging..."); } } // options disposed here

Disposable ref structs

ref structs是在C＃7.2中引入的，这里不是要重申其有用性，但反过来它们有一些严重的限制，例如无法实现接口。ref structs现在可以只需在其内有一个Dispose方法，即可在不实现IDisposable接口的情况变成Disposable。

静态局部函数（Static local functions）

如果要确保local function不会产生与闭包作用域内“捕获”（引用）变量相关联的运行时成本，则可以将其声明为static。然后编译器将阻止引用闭包函数中声明的任何东西 —— 除了静态局部函数！

预览1后的更改

预览1的主要功能是可以为空的引用类型和异步流。在预览版2中，两者都有了一些改进，所以如果您已经开始使用它们，请注意以下几点。

可空的引用类型

我们添加了更多选项来控制源代码级别（通过#nullable和#pragma warning指令）和项目级别的可空警告。我们还将项目文件的选项更改为<NullableContextOptions>enable</NullableContextOptions>。

异步流

我们更改了编译器期望的IAsyncEnumerable<T>接口的形状！这使编译器与.NET Core 3.0 Preview 1中提供的接口不同步，这可能会给您带来一些麻烦。但是，.NET Core 3.0 Preview 2即将发布，这使接口恢复了同步。

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