Lesson 12: C# 11 — 列表模式 + 必需成员

用模式匹配描述集合形状 · 用编译期检查替代运行时报错

第一部分：列表模式 List Patterns

一、痛点——检查数组前三个元素？写一大堆

if (arr.Length == 3
    && arr[0] == 1
    && arr[1] >= 10
    && arr[2] <= 100) { }

if (arr is [1, >= 10, <= 100]) { }

方括号里的不是值——是模式。这就是 List Patterns：用模式匹配来解构和检查集合。

二、完整语法

// ① 精确匹配——长度和元素都相等
int[] arr = { 1, 2, 3 };
Console.WriteLine(arr is [1, 2, 3]);   // True
Console.WriteLine(arr is [1, 2]);        // False——长度不匹配

// ② 元素使用任意模式（常量、关系、类型、属性……）
if (arr is [not 0, ..]) { }  // 第一项不是 0

// ③ 切片模式（..）——匹配任意数量元素（含零个）
if (arr is [1, ..]) { }          // 第一个是 1，后面随便
if (arr is [.., 9]) { }          // 最后一个是 9
if (arr is [1, .., 9]) { }        // 第一个 1，最后 9

// ④ 嵌套模式——元素是对象时匹配属性
if (orders is [{ Status: "New" }, .., { Total: >= 1000 }]) { }

// ⑤ var 捕获——提取匹配到的元素
if (arr is [var first, .. var middle, var last])
{ // first=arr[0], middle=arr[1..^1], last=arr[^1] }

三、鸭子类型——不要求实现 IList

列表模式不要求实现特定接口。编译器只检查：是否有 Length 或 Count 属性 + 可访问索引器。支持的类型：

四、switch 表达式——最自然的用法

static string Describe(int[] arr) => arr switch
{
    []                    => "空数组",
    [0]                   => "只有一个 0",
    [var x, var y]           => $"两个元素：{x}, {y}",
    [1, .., 1]              => "首尾都是 1",
    [.., 0]                => "最后一个元素是 0",
    [not 0, ..]             => "第一个不是 0",
    _                     => "其他",
};

// 实战：REST API 路由解析
static string ParseRoute(string[] segments) => segments switch
{
    ["api", "users"]             => "用户列表",
    ["api", "users", var id]    => $"用户详情 {id}",
    ["api", "users", var id, "orders"] => $"用户 {id} 的订单",
    _                            => "未知",
};

第二部分：必需成员 Required Members

五、痛点——"这个属性必须设"靠嘴说

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
}
// 忘了设 Name？运行时才发现为 null
var p = new Person();  // 😱 编译器没意见

public class Person
{
    public required string Name { get; set; }
}
// ❌ CS9035：Name is required
var p = new Person { Name = "Alice" };  // ✅

required 关键字将"必填属性"从运行时报错变成编译时错误。IDE 在你没写完代码时就显示红色波浪线。

六、两条赋值路径

路径 A：纯对象初始化器

public class Person
{
    public required string Name { get; set; }
    public required string Email { get; set; }
    public int Age { get; set; }  // 没有 required——可选
}

var p1 = new Person { Name = "Alice", Email = "a@b.com" };  // ✅
var p2 = new Person { Name = "Alice" };                  // ❌ CS9035: Email 未赋值
var p3 = new Person();                                     // ❌ CS9035: Name 和 Email 都未赋值

路径 B：构造函数 + [SetsRequiredMembers]

public class Person
{
    public required string Name { get; set; }
    public required string Email { get; set; }

    // 有 SetsRequiredMembers → 编译器信任此构造函数
    [SetsRequiredMembers]
    public Person(string name, string email)
    {
        Name = name;
        Email = email;
    }

    // 无 SetsRequiredMembers → 调用者必须用初始化器补齐 Email
    public Person(string name)
    {
        Name = name;
        // Email 未赋值 → required 悬空
    }
}

var p1 = new Person("Alice", "a@b.com");  // ✅ 无需初始化器
var p2 = new Person("Alice") { Email = "a@b.com" };  // ✅ 必须补齐
var p3 = new Person("Alice");  // ❌ CS9035: Email 悬空

七、常用模式——混合路径

// 构造函数设默认值，初始化器补 required 差额——最常见模式
public class ApiClient
{
    public required string BaseUrl { get; set; }
    public required string ApiKey { get; set; }
    public int Timeout { get; set; }

    public ApiClient() { Timeout = 30; }  // 不加 SetsRequiredMembers
}

var client = new ApiClient { BaseUrl = "https://...", ApiKey = "sk-xxx" };
// ✅ Timeout=30（构造函数），BaseUrl 和 ApiKey（初始化器）

八、Required + init = 编译期强制不可变

public class ApiConfig
{
    public required string BaseUrl { get; init; }   // 必须设值，设了就不能改
    public required string ApiKey { get; init; }
    public int Timeout { get; init; } = 30;       // 有默认值——不需要 required
}

九、小测验

十、下一步

• List Patterns：找到一个用 if-else 手动检查数组长度的 switch 语句，改用 switch 表达式 + 列表模式重写。
• Required：在配置/DTO 类上把"必须设值"的属性加上 required——看编译器在哪些 new 处报错。
• 下一课：Lesson 13 — UTF-8 String Literals + C# 11 总结。