C# 语句关键字（一）：switch

介绍

语句就是我们所说的程序指令。一般语句都是按照顺序执行的，除非遇到下表中介绍的关键字。

语句类别

类别	C#关键字
选择语句	if、else、switch、case
迭代语句	do、for、foreach、in、while
跳转语句	break、continue、default、goto、return、yield
异常处理语句	throw、try-catch、try-finally、try-catch-finally
Checked 和 unchecked	checked、unchecked
fixed 语句	fixed
lock 语句	lock

switch

switch 是一个选择语句，它根据与匹配表达式匹配的模式，从候选列表中选择单个开关部分进行执行。

Case 标签

switch 语句包含至少一个开关，每个开关包含至少一个 case 标签。

每个 case 标签指定一个模式与匹配表达式进行比较。如果它们匹配，则执行首次匹配 case 标签的开关部分

因为 C# 6 仅支持常量模式且禁止重复常量值，所以 case 标签定义了互斥值，而且只能有一个模式与匹配表达式匹配。因此，case 语句显示的顺序并不重要。

然而，在 C# 7.0 中，因为支持其他模式，所以 case 标签不需要定义互斥值，并且多个模式可以与匹配表达式相匹配。因为仅执行包含匹配模式的首次开关部分中的语句，所以 case 语句显示的顺序很重要。

以下示例说明了使用各种非互斥模式的 switch 语句。如果你移动 case 0: switch 部分，使之不再是 switch 语句中的第一部分，C# 会生成编译器错误，因为值为零的整数是所有整数的子集（由 case int val 语句定义的模式）。

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// Calculate the sum of n dice rolls.
public static int DiceSum(IEnumerable<object> values)
{
	ar sum = 0;
	foreach (var item in values)
	{
		  switch (item)
      {
        // A single zero value.
        case 0:
          break;
        // A single value.
         case int val:
            sum += val;
				    break;
        // A non-empty collection.
        case IEnumerable<object> subList when subList.Any():
            sum += DiceSum(subList);
            break;
        // An empty collection.
        case IEnumerable<object> subList:
            break;
        //  A null reference.
        case null:
            break;
        // A value that is neither an integer nor a collection.
        default:
             throw new InvalidOperationException("unknown item type");
		}
	}
	return sum;
}

你可以通过以下两种方法之一更正此问题并消除编译器警告：

更改开关部分的顺序。
在 case 标签中使用 when 子句。

模式匹配：类型模式

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case type varname

其中 type 是 expr 结果要转换到的类型的名称，varname 是 expr 结果要转换到的对象（如果匹配成功）。

如果以下任一条件成立，则 case 表达式为 true：

expr 是与 type 具有相同类型的一个实例。
expr 是派生自 type 的类型的一个实例。换言之，expr 结果可以向上转换为 type 的一个实例。
expr 具有属于 type 的一个基类的编译时类型，expr 还具有属于 type 或派生自 type 的运行时类型。变量的编译时类型是其类型声明中定义的变量类型。变量的运行时类型是分配给该变量的实例类型。
expr 是实现 type 接口的类型的一个实例。

请注意，null 与任何类型都不匹配。若要匹配 null，请使用以下 case 标签：

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case null:

示例：

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switch (coll)
{
  case Array arr:
      Console.WriteLine($"An array with {arr.Length} elements.");
      break;
  case IEnumerable<int> ieInt:
      Console.WriteLine($"Average: {ieInt.Average(s => s)}");
      break;
  case IList list:
      Console.WriteLine($"{list.Count} items");
      break;
  case IEnumerable ie:
      string result = "";
      foreach (var e in ie)
          result += $"{e} ";
      Console.WriteLine(result);
      break;
  case null:
      // Do nothing for a null.
      break;
  default:
      Console.WriteLine($"A instance of type {coll.GetType().Name}");
      break;
}

如果 coll 是泛型，将不能使用 case null 。因为编译器只能将 T 转换为 object 。

when 子句

从 C# 7.0 开始，因为 case 语句不需要互相排斥，因此可以添加 when 子句来指定必须满足的附加条件使 case 语句计算为 true。 when 子句可以是返回布尔值的任何表达式。

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private static void ShowShapeInfo(Shape sh)
{
 switch (sh)
 {
   // Note that this code never evaluates to true.
   case Shape shape when shape == null:
       Console.WriteLine($"An uninitialized shape (shape == null)");
       break;
   case null:
       Console.WriteLine($"An uninitialized shape");
       break;
   case Shape shape when sh.Area == 0:
       Console.WriteLine($"The shape: {sh.GetType().Name} with no dimensions");
       break;
   case Square sq when sh.Area > 0:
       Console.WriteLine("Information about square:");
       Console.WriteLine($"   Length of a side: {sq.Side}");
       Console.WriteLine($"   Area: {sq.Area}");
       break;
   case Rectangle r when r.Length == r.Width && r.Area > 0:
       Console.WriteLine("Information about square rectangle:");
       Console.WriteLine($"   Length of a side: {r.Length}");
       Console.WriteLine($"   Area: {r.Area}");
       break;
   case Rectangle r when sh.Area > 0:
       Console.WriteLine("Information about rectangle:");
       Console.WriteLine($"   Dimensions: {r.Length} x {r.Width}");
       Console.WriteLine($"   Area: {r.Area}");
       break;
   case Shape shape when sh != null:
       Console.WriteLine($"A {sh.GetType().Name} shape");
       break;
   default:
       Console.WriteLine($"The {nameof(sh)} variable does not represent a Shape.");
       break;
 }
}

请注意，不会执行尝试测试 Shape 对象是否为 null 的示例中的 when 子句。测试是否为 null 的正确类型模式是 case null:。

switch 表达式 (C# 8.0 )

常量模式

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var direction = Directions.Right;
Console.WriteLine($"Map view direction is {direction}");

var orientation = direction switch
{
  Directions.Up    => Orientation.North,
  Directions.Right => Orientation.East,
  Directions.Down  => Orientation.South,
  Directions.Left  => Orientation.West,
};
 Console.WriteLine($"Cardinal orientation is {orientation}");

类型模式

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public static T ExhaustiveExample<T>(IEnumerable<T> sequence) =>
sequence switch
{
  System.Array { Length : 0}       => default(T),
  System.Array { Length : 1} array => (T)array.GetValue(0),
  System.Array { Length : 2} array => (T)array.GetValue(1),
  System.Array array               => (T)array.GetValue(2),
  IEnumerable<T> list
      when !list.Any()             => default(T),
  IEnumerable<T> list
      when list.Count() < 3        => list.Last(),
  IList<T> list                    => list[2],
  null                             => throw new ArgumentNullException(nameof(sequence)),
  _                                => sequence.Skip(2).First(),
};

_ 模式与未匹配的所有输入相匹配。它必须在 null 检查之后执行，否则将与 null 输入匹配。