Bezpečné přetypování pomocí porovnávání vzorů a operátorů

Vzhledem k tomu, že objekty jsou polymorfní, je možné, aby proměnná základního typu třídy držela odvozený typ. Pro přístup k členům instance odvozeného typu je nutné přetypovat hodnotu zpět na odvozený typ. Přetypování však vytváří riziko vyvolání InvalidCastException. Jazyk C# poskytuje příkazy porovnávání vzorů, které provádějí podmíněné přetypování pouze tehdy, když bude úspěšné. Jazyk C# také poskytuje operátory,které se mají testovat, pokud je hodnota určitého typu.

Následující příklad ukazuje, jak použít příkaz porovnávání is vzorů:

var g = new Giraffe();
var a = new Animal();
FeedMammals(g);
FeedMammals(a);
// Output:
// Eating.
// Animal is not a Mammal

SuperNova sn = new SuperNova();
TestForMammals(g);
TestForMammals(sn);

static void FeedMammals(Animal a)
{
    if (a is Mammal m)
    {
        m.Eat();
    }
    else
    {
        // variable 'm' is not in scope here, and can't be used.
        Console.WriteLine($"{a.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}

static void TestForMammals(object o)
{
    // You also can use the as operator and test for null
    // before referencing the variable.
    var m = o as Mammal;
    if (m != null)
    {
        Console.WriteLine(m.ToString());
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"{o.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}
// Output:
// I am an animal.
// SuperNova is not a Mammal

class Animal
{
    public void Eat() { Console.WriteLine("Eating."); }
    public override string ToString()
    {
        return "I am an animal.";
    }
}
class Mammal : Animal { }
class Giraffe : Mammal { }

class SuperNova { }

Předchozí ukázka ukazuje několik funkcí syntaxe porovnávání vzorů. Příkaz if (a is Mammal m) kombinuje test s inicializačním přiřazením. Přiřazení nastane pouze v případě, že test proběhne úspěšně. Proměnná m je v oboru pouze v vloženém if příkazu, kde byla přiřazena. Později ve stejné metodě nemůžete získat přístup m . Předchozí příklad také ukazuje, jak pomocí operátoru as převést objekt na zadaný typ.

Stejnou syntaxi můžete použít také k testování, pokud má typ hodnoty null hodnotu, jak je znázorněno v následujícím příkladu:

int i = 5;
PatternMatchingNullable(i);

int? j = null;
PatternMatchingNullable(j);

double d = 9.78654;
PatternMatchingNullable(d);

PatternMatchingSwitch(i);
PatternMatchingSwitch(j);
PatternMatchingSwitch(d);

static void PatternMatchingNullable(ValueType? val)
{
    if (val is int j) // Nullable types are not allowed in patterns
    {
        Console.WriteLine(j);
    }
    else if (val is null) // If val is a nullable type with no value, this expression is true
    {
        Console.WriteLine("val is a nullable type with the null value");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
    }
}

static void PatternMatchingSwitch(ValueType? val)
{
    switch (val)
    {
        case int number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case long number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case decimal number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case float number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case double number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case null:
            Console.WriteLine("val is a nullable type with the null value");
            break;
        default:
            Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
            break;
    }
}

Předchozí ukázka ukazuje další funkce porovnávání vzorů pro použití s převody. Proměnnou pro vzor null můžete otestovat tak, že zkontrolujete konkrétní null hodnotu. Pokud je nullhodnota modulu runtime proměnné , is příkaz, který kontroluje typ vždy vrátí false. Příkaz porovnávání is vzorů neumožňuje typ hodnoty null, například int? nebo Nullable<int>, ale můžete testovat pro jakýkoli jiný typ hodnoty. Vzory is z předchozího příkladu nejsou omezeny na typy hodnot s možnou hodnotou null. Tyto vzory můžete použít také k otestování, zda proměnná typu odkazu má hodnotu nebo je null.

Předchozí ukázka také ukazuje, jak použít vzor typu v switch příkazu, kde proměnná může být jedním z mnoha různých typů.

Pokud chcete otestovat, jestli je proměnná daným typem, ale nepřiřazuje se k nové proměnné, můžete použít operátory as a operátory is pro odkazové typy a typy hodnot s možnou hodnotou null. Následující kód ukazuje, jak použít is a as příkazy, které byly součástí jazyka C#, než bylo zavedeno porovnávání vzorů k testování, pokud je proměnná daného typu:

// Use the is operator to verify the type.
// before performing a cast.
Giraffe g = new();
UseIsOperator(g);

// Use the as operator and test for null
// before referencing the variable.
UseAsOperator(g);

// Use pattern matching to test for null
// before referencing the variable
UsePatternMatchingIs(g);

// Use the as operator to test
// an incompatible type.
SuperNova sn = new();
UseAsOperator(sn);

// Use the as operator with a value type.
// Note the implicit conversion to int? in
// the method body.
int i = 5;
UseAsWithNullable(i);

double d = 9.78654;
UseAsWithNullable(d);

static void UseIsOperator(Animal a)
{
    if (a is Mammal)
    {
        Mammal m = (Mammal)a;
        m.Eat();
    }
}

static void UsePatternMatchingIs(Animal a)
{
    if (a is Mammal m)
    {
        m.Eat();
    }
}

static void UseAsOperator(object o)
{
    Mammal? m = o as Mammal;
    if (m is not null)
    {
        Console.WriteLine(m.ToString());
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"{o.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}

static void UseAsWithNullable(System.ValueType val)
{
    int? j = val as int?;
    if (j is not null)
    {
        Console.WriteLine(j);
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
    }
}
class Animal
{
    public void Eat() => Console.WriteLine("Eating.");
    public override string ToString() => "I am an animal.";
}
class Mammal : Animal { }
class Giraffe : Mammal { }

class SuperNova { }

Jak můžete vidět porovnáním tohoto kódu s kódem porovnávání vzorů, syntaxe porovnávání vzorů poskytuje robustnější funkce kombinací testu a přiřazení v jednom příkazu. Kdykoli je to možné, použijte syntaxi porovnávání vzorů.