11 Wzorce i dopasowywanie wzorców

Artykuł
11/21/2024

11.1 Ogólne

Wzorzec jest formą składniową, która może być używana z is operatorem (§12.12.12) i w switch_statement (§13.8.3) w celu wyrażenia kształtu danych, względem których mają być porównywane dane przychodzące. Wzorzec jest testowany względem wyrażenia instrukcji switch lub względem relational_expression , który znajduje się po lewej stronie is operatora, z których każdy jest określany jako wartość wejściowa wzorca.

Formularze wzorca 11.2

11.2.1 Ogólne

Wzorzec może mieć jedną z następujących form:

pattern
    : declaration_pattern
    | constant_pattern
    | var_pattern
    ;

Declaration_pattern i var_pattern mogą spowodować deklarację zmiennej lokalnej.

Każdy formularz wzorca definiuje zestaw typów dla wartości wejściowych, do których można zastosować wzorzec. Wzorzec P ma zastosowanie do typuT, jeśli T należy do typów, których wartości mogą być zgodne ze wzorcem. Jest to błąd czasu kompilacji, jeśli wzorzec pojawia się w programie, aby dopasować wartość wejściową wzorca P (§11.1) typu T , jeśli P nie ma zastosowania do T.

Przykład: Poniższy przykład generuje błąd czasu kompilacji, ponieważ typ czasu kompilacji v to TextReader. Zmienna typu TextReader nigdy nie może mieć wartości zgodnej z elementem string:
TextReader v = Console.In; // compile-time type of 'v' is 'TextReader'
if (v is string) // compile-time error
{
    // code assuming v is a string
}
Jednak następujące polecenie nie generuje błędu czasu kompilacji, ponieważ typ v czasu kompilacji to object. Zmienna typu object może mieć wartość zgodną z odwołaniem:string
object v = Console.In;
if (v is string s)
{
    // code assuming v is a string
}
przykład końcowy

Każdy formularz wzorca definiuje zestaw wartości, dla których wzorzec pasuje do wartości w czasie wykonywania.

Wzorzec deklaracji 11.2.2

Declaration_pattern służy do testowania, czy wartość ma dany typ, a jeśli test zakończy się pomyślnie, podaj wartość w zmiennej tego typu.

declaration_pattern
    : type simple_designation
    ;
simple_designation
    : single_variable_designation
    ;
single_variable_designation
    : identifier
    ;

Typ środowiska uruchomieniowego wartości jest testowany względem typu we wzorcu przy użyciu tych samych reguł określonych w operatorze is-type (§12.12.12.1). Jeśli test zakończy się pomyślnie, wzorzec pasuje do tej wartości. Jest to błąd czasu kompilacji, jeśli typ jest typem wartości dopuszczanej do wartości null (§8.3.12). Ten formularz wzorca nigdy nie pasuje do null wartości.

Uwaga: wyrażenie e is T typu is i wzorzec e is T _ deklaracji są równoważne, gdy T nie jest typem dopuszczalnym wartości null. notatka końcowa

Biorąc pod uwagę wartość wejściową wzorca (§11.1) e, jeśli simple_designation jest identyfikatorem _, oznacza odrzucenie (§9.2.9.1), a wartość e nie jest powiązana z niczym. (Chociaż zadeklarowana zmienna o nazwie _ może być w tym momencie w zakresie, ta nazwana zmienna nie jest widoczna w tym kontekście). Jeśli simple_designation jest innym identyfikatorem, zostanie wprowadzona zmienna lokalna (§9.2.9) danego typu o nazwie danego identyfikatora. Ta zmienna lokalna ma przypisaną wartość wartości wejściowej wzorca, gdy wzorzec jest zgodny z wartością.

Niektóre kombinacje statycznego typu wartości wejściowej wzorca i danego typu są uznawane za niezgodne i powodują błąd czasu kompilacji. Wartość typu E statycznego jest zgodna ze wzorcem zgodnym z typemT, jeśli istnieje konwersja tożsamości, niejawna lub jawna konwersja odwołań, konwersja boksu lub konwersja E rozpaku z na T, lub jeśli E albo T jest typem otwartym (§8.4.3). Wzorzec deklaracji nazewnictwa typu T ma zastosowanie do każdego typuE, dla którego E wzorzec jest zgodny z T.

Uwaga: Obsługa typów otwierania może być najbardziej przydatna podczas sprawdzania typów, które mogą być typami struktur lub klas, i należy unikać tworzenia pól. notatka końcowa

Przykład: Wzorzec deklaracji jest przydatny do wykonywania testów typu czasu wykonywania typów odwołań i zastępuje idiom
var v = expr as Type;
if (v != null) { /* code using v */ }
z nieco bardziej zwięzłym
if (expr is Type v) { /* code using v */ }
przykład końcowy

Jest to błąd, jeśli typ jest typem wartości dopuszczanej do wartości null.

Przykład: Wzorzec deklaracji może służyć do testowania wartości typów dopuszczanych do wartości null: wartość typu Nullable<T> (lub pole) Tpasuje do wzorca T2 id typu, jeśli wartość jest inna niż null i T2 ma Twartość , lub jakiś podstawowy typ lub interfejs T. Na przykład w fragmentie kodu
int? x = 3;
if (x is int v) { /* code using v */ }
Warunek instrukcji if jest true w czasie wykonywania, a zmienna v przechowuje wartość 3 typu int wewnątrz bloku. przykład końcowy

Wzorzec stałej 11.2.3

Constant_pattern służy do testowania wartości wartości wejściowej wzorca (§11.1) względem danej wartości stałej.

constant_pattern
    : constant_expression
    ;

Wzorzec stałej ma zastosowanie do typuT, jeśli istnieje niejawna konwersja z wyrażenia stałego P na typ T.P

W przypadku wzorca Pstałego jego przekonwertowana wartość to

jeśli typ wartości wejściowej wzorca jest typem całkowitym lub typem wyliczeniowym, stała wartość wzorca przekonwertowana na ten typ; inaczej
jeśli typ wartości wejściowej wzorca jest wersją typu całkowitego dopuszczaną do wartości null lub typem wyliczenia, stała wartość wzorca przekonwertowana na jego typ bazowy; inaczej
wartość stałej wartości wzorca.

Biorąc pod uwagę wartość wejściową wzorca e i stały wzorzec P z przekonwertowaną wartością v,

jeśli e ma typ całkowity lub typ wyliczeniowy, albo możliwą do wartości null formę jednego z nich, a v ma typ całkowity, wzorzec P pasuje do wartości e, jeśli wynik wyrażenia e == v to true; w przeciwnym razie
wzorzec P pasuje do wartości e , jeśli object.Equals(e, v) zwraca wartość true.

Przykład: instrukcja switch w poniższej metodzie używa pięciu wzorców stałych w etykietach przypadków.

static decimal GetGroupTicketPrice(int visitorCount)
{
    switch (visitorCount) 
    {
        case 1: return 12.0m;
        case 2: return 20.0m;
        case 3: return 27.0m;
        case 4: return 32.0m;
        case 0: return 0.0m;
        default: throw new ArgumentException(...);
    }
}

przykład końcowy

Wzorzec wariancja 11.2.4

Var_pattern pasuje do każdej wartości. Oznacza to, że operacja dopasowywania wzorca z var_pattern zawsze kończy się powodzeniem.

Var_pattern ma zastosowanie do każdego typu.

var_pattern
    : 'var' designation
    ;
designation
    : simple_designation
    ;

Biorąc pod uwagę wartość wejściową wzorca (§11.1) e, jeśli oznaczenie jest identyfikatorem _, oznacza odrzucenie (§9.2.9.1), a wartość e nie jest powiązana z niczym. (Mimo że zadeklarowana zmienna o tej nazwie może znajdować się w zakresie w tym momencie, ta nazwana zmienna nie jest widoczna w tym kontekście). Jeśli oznaczenie jest innym identyfikatorem, w czasie wykonywania wartość e jest powiązana z nowo wprowadzoną zmienną lokalną (§9.2.9) tej nazwy, której typem jest typ statyczny e, a wartość wejściowa wzorca jest przypisana do tej zmiennej lokalnej.

Jest to błąd, jeśli nazwa var będzie wiązać się z typem , w którym jest używana var_pattern .

11.3 Podsumpcja wzorca

W instrukcji switch jest to błąd, jeśli wzorzec sprawy jest podsumowywany przez poprzedni zestaw niestrzeżonych przypadków (§13.8.3). Nieformalnie oznacza to, że każda wartość wejściowa byłaby zgodna z jedną z poprzednich przypadków. Następujące reguły definiują, kiedy zestaw wzorców subsumuje określony wzorzec:

Wzorzec P pasuje do stałej K , jeśli specyfikacja zachowania środowiska uruchomieniowego tego wzorca jest P zgodna z Kparametrem .

Zestaw wzorców Q subsumuje wzorzec P , jeśli którykolwiek z następujących warunków jest wstrzymany:

Pjest stałym wzorcem, a każdy z wzorców w zestawie Q będzie zgodny z Pprzekonwertowaną wartością
P jest wzorcem var, a zestaw wzorców Q jest wyczerpujący (§11.4) dla typu wartości wejściowej wzorca (§11.1), a wartość wejściowa wzorca nie jest typu dopuszczalnego wartości null lub jakiś wzorzec w Q elemecie jest zgodny nullz .
P jest wzorcem deklaracji z typem T , a zestaw wzorców Q jest wyczerpujący dla typu T (§11.4).

11.4 Wyczerpującość wzorca

Nieformalnie zestaw wzorców jest wyczerpujący dla typu, jeśli dla każdej możliwej wartości tego typu innej niż null, jakiś wzorzec w zestawie ma zastosowanie. Następujące reguły określają, kiedy zestaw wzorców jest wyczerpujący dla typu:

Zestaw wzorców Q jest wyczerpujący dla typu T , jeśli którykolwiek z następujących warunków jest wstrzymany:

T jest typem całkowitym lub wyliczeniowym albo wersją dopuszczającą wartość null jednej z tych wartości i dla każdej możliwej wartości typu bazowego Tbez wartości null, jakiś wzorzec w Q elemecie pasuje do tej wartości; lub
Wzorzec w pliku Q jest wzorcem var; lub
Wzorzec w pliku Q to wzorzec deklaracji typu D, a istnieje konwersja tożsamości, niejawna konwersja odwołania lub konwersja boksu z T na D.

Przykład:

static void M(byte b)
{
    switch (b) {
        case 0: case 1: case 2: ... // handle every specific value of byte
            break;
        // error: the pattern 'byte other' is subsumed by the (exhaustive)
        // previous cases
        case byte other: 
            break;
    }
}