c# 中模拟一个模式匹配及匹配值抽取

摘一段模式的说明, F#的： msdn是这么描述它的：“模式”是用于转换输入数据的规则。模式将在整个 F# 语言中使用，采用多种方式将数据与一个或多个逻辑结构进行比较、将数据分解为各个构成部分，或从数据中提取信息。

模式匹配自有其定义，同时也有很多种类，这里针对相对复杂的【结构比较】和【数据抽取】进行处理（有时候也叫类型检查与转换）。

直白点说，就是“检查下某个对象，看看是否有我们感兴趣的属性成员，如果有就取出这些成员值供后续使用”。

1、结构比较

   考察如下对象

code 01

 var o = new
            {
                a = 2,
                b = 3,
                d = 0,
                c = new
                {
                    a1 = 7,
                    b1 = 2,
                    e = new
                    {
                        name = "aaa",
                        Id = 0
                    }
                }
            };

　　

当我们明确知道其具体类型时，可以通过属性访问获取相关值，

code 02

int r1=o.a;
int r2=o.c.a1;
string r3=o.c.e.name;

但是，当 类型不明确 时，比如：

code 03

method1（object obj）

在method1中，如何快速方便的获取其相关属性值？

首先，我们知道问题的出现是因为“类型不明确”，那么我们要做的第一件是就是还原类型信息；

在还原类型信息之前，首先要把我们想获取的信息描述出来，以 code 02 为例，

 1、希望o上有一个名为a的属性，类型int

  2、希望o上有一个名为c的属性，同时c上有一个名为a1的属性， 类型int

  3、希望o上有一个名为c的属性，同时c上有一个名为e的属性，同时e上有一个名为name的属性  类型string

 。。。。。。

不难发现，a、我们要描述的类型信息不必要与原类型一致，仅表示出期望得到的部分即可；

              b、要描述的类型信息中能正确表达层级关系

              c、要能够描述所有类型的属性成员

              d、明确知道期望的类型信息

              e、最好使用语言环境中直接提供的技术手段

综合以上，这里使用匿名对象进行类型描述，简单而且能同时满足以上5点。

code 04

 var typeinfo = new
            {
                a = 3,//default(int)
                c = new
                {
                    a1 = 1,
                    e = new
                    {
                        name = default(string)
                    }
                }
            };

注意：类型描述时属性值没有意义，一般可以用default(type),这里使用值是为了后面比对结果。

有了类型描述后，进行类型检查就变的相对简单了，我们以类型描述信息为基准，逐个检查目标对象上有无对应的成员即可。

直接使用反射就可以了。

code 05 

if ( pi.Name==npi.Name&& pi.PropertyType == npi.PropertyType)
                {
                    return true.Result(new GetValue(o => npi.Getter(o)));//扩展方法等见code 06

                }

code 06

  public struct Result<T>
    {
        public bool OK;
        public T Value;
        public Result(bool ok, T resultOrReason)
        {
            this.OK = ok;
            this.Value = resultOrReason;
        }
        public static implicit operator Result<T>(bool value)
        {
            return new Result<T>(value, default(T));
        }
        public static explicit operator bool(Result<T> value)
        {
            return value.OK;
        }
        
       
        public static bool operator ==(Result<T> a, Result<T> b)
        {
            return a.Equals(b);
        }
        public static bool operator !=(Result<T> a, Result<T> b)
        {
            return !a.Equals(b);
        }
        public override bool Equals(object obj)
        {

            var r = (Result<T>)obj;
            return this.OK == r.OK && object.Equals(this.Value, r.Value);

        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return this.OK.GetHashCode() + (this.Value == null ? 0 : this.Value.GetHashCode());
        }
    }

委托：
//返回实例上所有筛选值 
public delegate IEnumerable<object> GetAllValues(object instance);
    //返回实例上某个值
    public delegate object GetValue(object instance);

　

//扩展方法 


//bool +结果
  public static Result<Value> Result<Value>(this bool state, Value value)
        {
            return new Result<Value>(state, value);
        }
//属性取值， 反射
 public static object Getter(this PropertyInfo info, object instance)
        {
            return info.GetValue(instance);
        }
//新实例，反射
  public static object New(this Type t, params object[] args)
        {
            return args.IsEmpty() ? Activator.CreateInstance(t) : Activator.CreateInstance(t, args);
        }

　考虑到结构会出现嵌套情况，主要代码下：

code 07

  

     public static Result<GetAllValues> MatchType(this Type pattern, Type target) {
            var pis = pattern.GetProperties();
            var tpis = target.GetProperties();
            if (pis.Length < tpis.Length)
            {
                7                 var fac = new List<GetValue>();
                for (int i = 0; i < pis.Length; i++)
                {
                    var pi = pis[i];
                    var r = pi.MatchProp(tpis);
                    if (r.OK)
                    {
                        fac.Add(r.Value);
                        continue;
                    }
                    return false;
                }
                return true.Result(new GetAllValues(o => fac.Select(c => c(o))));
            }
            return false;
        }
          static Result<GetValue> MatchProp(this PropertyInfo pi, IEnumerable<PropertyInfo> target) {
             
            var npi =  target.FirstOrDefault(c => c.Name == pi.Name)??(pi.Name=="_"?target.FirstOrDefault(c=>c.PropertyType==pi.PropertyType):null);
            if (npi != null) {
                if (pi.PropertyType.IsAnonymous() )
                {
                    var r = pi.PropertyType.MatchType(npi.PropertyType);
                    if (r.OK) {
                        return true.Result(new GetValue(o => pi.PropertyType.New(r.Value(npi.Getter(o)).ToArray())));
                    }
                }
                else if (  pi.PropertyType == npi.PropertyType)
                {
                    return true.Result(new GetValue(o => npi.Getter(o)));

                }
            }
            return false;

        }

代码说明：

属性使用 名称+属性类型进行检查

如果类型描述中出现 匿名类型 属性（line：38） ，进行层级检查

属性名称为'_' 时忽略属性名，即 匹配第一个类型相等的属性（仅指明一种检查扩展方式： 可以通过属性信息进行特殊处理）

匹配成功后返回 针对目标对象的取值函数

2、目标值抽取

c#中无法方便的动态定义变量，因此，结构检查完成，返回的结果为{true/false,取值函数} （Result<GetAllValues>）。

考虑使用方便，抽取值需要以友好的方式提供给使用者，这里直接创建结构描述类型（匿名类型）的新实例作为返回结果

借助泛型

        public static Result<TResult> AsPattern<TPattern, TResult>(this TPattern pattern, object matchobj, Func<TPattern, TResult> then) {
            var matchType = matchobj.GetType();
            var patternType = typeof(TPattern);
            var matchResult = patternType.MatchType(matchType);
            if (matchResult.OK) {
                var patternInstance = patternType.New(matchResult.Value(matchobj).ToArray());
                return true.Result(then((TPattern)patternInstance));
            }
            return false;
        }

调用：

 var result =typeinfo.AsPattern(o, (c) => c).Value;//result 类型为code 04中typeinfo 的类型
 //result.a;
 //result.c.a1;
 //result.c.e.name;

3、多个模式匹配及方法匹配：

   单个模式处理完成后， 多个模式处理 就是简单的集合化。

   方法匹配：如果需要在c#中也可以很方便的进行（无ref out 方法），慎用。

    1、使用匿名委托描述方法：new {test=default（func<string,object>）} =》期望一个名称为test，参数string，返回object的方法

    2、首先检查属性：在目标中检查有无 名称为 test，类型为func<string,object> 的属性，如不存在，则在目标方法中查找

         关键代码 

        方法签名判断

public static bool SignatureEqual(this MethodInfo mi, Type retType, IEnumerable<Type> paramTypes) {
            return mi.ReturnType == retType && paramTypes.SequenceEqual(mi.GetParameters().Select(p => p.ParameterType));
        }
        //方法与委托类型的参数和返回值是否一致
        public static bool SignatureEqual(this MethodInfo mi, Type delegateType) {
            var cmi = delegateType.GetMethod("Invoke");
            return mi.SignatureEqual(cmi);
        }
        public static bool SignatureEqual(this MethodInfo mi, MethodInfo nmi) {
            return mi.SignatureEqual(nmi.ReturnType, nmi.GetParameters().Select(p => p.ParameterType));
        }

    签名一致后，返回方法调用

new GetValue(o => m.CreateDelegate(pi.PropertyType, o))//m MethodInfo

匹配完成后 直接通过 result.test("aaa")即可调用