switch-表達式 和新型 pattern

1. 前言

你應該已經會寫這種 code：

switch (color)
{
    case "red":
        Console.WriteLine("停！");
        break;
    case "yellow":
        Console.WriteLine("等一下...");
        break;
    case "green":
        Console.WriteLine("可以走囉！");
        break;
    default:
        Console.WriteLine("這是什麼顏色啊？");
        break;
}

但如果我們想根據輸入參數給變數不同值，比如從 function 回傳一個根據數字決定的字串呢？在 switch-表達式 出現之前，只能寫成這樣：

string meaning;
switch (number)
{
    case 42:
        meaning = "生命、宇宙以及一切的終極答案";
        break;
    case 7:
        meaning = "幸運數字";
        break;
    default:
        meaning = "普通數字";
        break;
}

這樣寫對 21 世紀的語言來說有點不夠優雅對吧？我們都想直接回傳值，就像 functional language 那樣。

這時候 switch-表達式 就出現啦——這是 C# 8.0 以後最美（也最新）的功能之一。

2. switch-表達式：讓人想抱一下的語法

來比較一下：operator 跟 expression
傳統的 switch 是 statement（「語句」），而 switch-表達式 是 expression，也就是它會算出一個值，可以直接 assign 給變數或 return 出去。

switch-表達式的結構：

var result = value switch
{
    pattern1 => expression1,
    pattern2 => expression2,
    _       => defaultExpression // 「底線」就是「其他情況」
};

舉個例：

int number = 42;
string meaning = number switch
{
    42 => "生命、宇宙以及一切的終極答案",
    7  => "幸運數字",
    _  => "普通數字"
};
Console.WriteLine(meaning); // => 生命、宇宙以及一切的終極答案

超簡潔、超好讀，沒有一堆 code，也不用 break;。

注意： 底線 _ 就是「抓所有剩下的 case」，跟 default 一樣意思。

3. switch-表達式 跟 pattern 怎麼配合

這裡才真的好玩。在 switch-表達式 裡不只可以用普通值，還能用 pattern：像是範圍、型別、物件屬性、deconstruct（把物件拆成幾個部分），甚至還有 combinatorial patterns（and、or、not）。

switch-表達式裡的 pattern 範例

常數 pattern
這就是我們上面做的：跟 42、7 比較等等。

範圍跟比較

int age = 17;
string category = age switch
{
    < 18 => "未成年",
    >= 18 and <= 65 => "成年人",
    > 65 => "長者",
    _ => "未知年齡分類"
};
Console.WriteLine(category);

順帶一提，可以一起用多個條件！C# 越來越 expressive 了。

型別 pattern（Type Patterns）

假設我們有個 object，可能是不同型別（像 object value;）。我們可以這樣處理不同型別：

object value = 3.14;
string description = value switch
{
    int i => $"整數：{i}",
    double d => $"小數：{d:F2}",
    string s => $"這是字串：'{s}'",
    null => "null！",
    _ => "其他東西"
};
Console.WriteLine(description); // => 小數：3.14

關聯 pattern（Property Patterns 跟 Positional Patterns）

從 C# 8 開始，我們可以直接在 switch-表達式 裡檢查屬性值。

物件範例

public class User
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

User user = new User { Name = "安娜", Age = 17 };
string welcome = user switch
{
    { Age: < 18 } => $"哈囉，{user.Name}！你是青少年。",
    { Age: >= 18 and <= 65 } => $"嗨，{user.Name}！成年生活很棒吧。",
    { Age: > 65 } => $"歡迎，{user.Name}！永遠歡迎你。",
    _ => "未知年齡"
};
Console.WriteLine(welcome);

這裡大括號裡的 { Age: < 18 } 就是 property pattern，也就是只檢查物件的某個屬性。

4. C# 11-14 的新 pattern

C# 越來越簡潔又靈活。最近加了 combinatorial patterns：and、or、not，還有更強的 positional patterns。來看看怎麼用。

邏輯 pattern：and、or、not

你可以像數理邏輯一樣組合條件！

int temperature = 25;
string result = temperature switch
{
    < 0 => "超冷！",
    >= 0 and < 20 => "有點涼",
    >= 20 and < 30 => "很舒服",
    >= 30 or <= -30 => "極端！",
    _ => "奇怪的溫度"
};

如果想排除某些 case，也可以：

int score = 80;
string grade = score switch
{
    >= 90 => "優秀",
    >= 60 and not >= 90 => "不錯",
    _ => "不好"
};

Deconstruct（Positional Patterns）

如果你有 struct 或 record 支援 deconstruct，C# 讓你直接在 switch-表達式 裡把物件拆開：

public record Point(int X, int Y);

Point p = new Point(10, 20);
string desc = p switch
{
    (0, 0) => "原點",
    (var x, 0) => $"在 X 軸上, X={x}",
    (0, var y) => $"在 Y 軸上, Y={y}",
    (var x, var y) when x == y => $"在對角線上: {x}",
    _ => $"在點 ({p.X}, {p.Y})"
};
Console.WriteLine(desc); // => 在點 (10, 20)

5. 什麼時候該用 switch-表達式

在現代 C# 裡，switch-表達式 不只是炫技，而是真的能讓你少寫一堆廢話，讓 code 更精簡、更好測試、更好維護。這在寫 parser、command handler、商業邏輯、規則設定時超有感——只要你要根據複雜條件分支，不管是值、型別、範圍、屬性、組合條件都超適合。

面試時

• 你會怎麼處理用戶的不同回應？
• 怎麼讓 function 根據型別和值回傳不同結果？
• 怎麼輕鬆加新規則，不用一堆 if-else？

直接秀 switch-表達式 加 pattern！馬上展現你會用新語法、寫 code 很潮。

表格：switch operator 跟 switch-表達式 比較

6. 常見錯誤跟小陷阱

• 新手常常搞不清楚 switch operator（「statement」）跟 switch-表達式（「expression」）的差別。像是忘了 switch-表達式 不用 break;，而且每個分支都一定要回傳值。
• 如果忘了寫 _ 分支，compiler 會提醒你：「那如果都不符合怎麼辦？」
• switch-表達式 不能用 goto（這樣其實比較好 XD）。
• 如果有重複的條件（像兩個一樣的 pattern），compiler 也不會讓你過。
• 要注意 switch-表達式 回傳值的型別，要跟你 assign 的變數型別相容。

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問卷/小測驗

常數跟關鍵字 var，等級 10，課堂 5

未開放

常數跟關鍵字 var

常數、結構、enum 跟 switch

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