패턴 일치와 is 및 as 연산자를 사용하여 안전하게 캐스트하는 방법

아티클
02/23/2024

개체는 다형성이기 때문에 기본 클래스 형식의 변수에 파생 형식이 포함될 수 있습니다. 파생 형식의 인스턴스 멤버에 액세스하려면 값을 파생 형식으로 다시 캐스팅해야 합니다. 그러나 캐스트는 InvalidCastException이 throw될 위험을 생성합니다. C#은 성공하는 경우에만 조건부로 캐스트를 수행하는 패턴 일치 문을 제공합니다. C#은 또한 값이 특정 형식인지 테스트하기 위해 is 및 as 연산자를 제공합니다.

다음 예제에서는 패턴 일치 is 문을 사용하는 방법을 보여 줍니다.

var g = new Giraffe();
var a = new Animal();
FeedMammals(g);
FeedMammals(a);
// Output:
// Eating.
// Animal is not a Mammal

SuperNova sn = new SuperNova();
TestForMammals(g);
TestForMammals(sn);

static void FeedMammals(Animal a)
{
    if (a is Mammal m)
    {
        m.Eat();
    }
    else
    {
        // variable 'm' is not in scope here, and can't be used.
        Console.WriteLine($"{a.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}

static void TestForMammals(object o)
{
    // You also can use the as operator and test for null
    // before referencing the variable.
    var m = o as Mammal;
    if (m != null)
    {
        Console.WriteLine(m.ToString());
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"{o.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}
// Output:
// I am an animal.
// SuperNova is not a Mammal

class Animal
{
    public void Eat() { Console.WriteLine("Eating."); }
    public override string ToString()
    {
        return "I am an animal.";
    }
}
class Mammal : Animal { }
class Giraffe : Mammal { }

class SuperNova { }

위의 샘플은 패턴 일치 구문의 몇 가지 기능을 보여 줍니다. if (a is Mammal m) 문은 테스트를 초기화 할당과 결합합니다. 할당은 테스트가 성공한 경우에만 발생합니다. 변수 m은 할당된 if 문의 포함되어 있는 범위에만 있습니다. 나중에 동일한 방법으로 m에 액세스할 수 없습니다. 앞의 예제에서는 as 연산자를 사용하여 개체를 지정된 형식으로 변환하는 방법도 보여 줍니다.

다음 예제에 표시된 대로 null 허용 값 형식에 값이 있는 경우 테스트할 때도 동일한 구문을 사용할 수 있습니다.

int i = 5;
PatternMatchingNullable(i);

int? j = null;
PatternMatchingNullable(j);

double d = 9.78654;
PatternMatchingNullable(d);

PatternMatchingSwitch(i);
PatternMatchingSwitch(j);
PatternMatchingSwitch(d);

static void PatternMatchingNullable(ValueType? val)
{
    if (val is int j) // Nullable types are not allowed in patterns
    {
        Console.WriteLine(j);
    }
    else if (val is null) // If val is a nullable type with no value, this expression is true
    {
        Console.WriteLine("val is a nullable type with the null value");
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
    }
}

static void PatternMatchingSwitch(ValueType? val)
{
    switch (val)
    {
        case int number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case long number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case decimal number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case float number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case double number:
            Console.WriteLine(number);
            break;
        case null:
            Console.WriteLine("val is a nullable type with the null value");
            break;
        default:
            Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
            break;
    }
}

위의 샘플은 변환에 사용하기 위한 패턴 일치의 다른 기능을 보여 줍니다. 구체적으로 null 값을 확인하여 null 패턴에 대한 변수를 테스트할 수 있습니다. 변수의 런타임 값이 null일 때 형식을 확인하는 is 문은 항상 false를 반환합니다. 패턴 일치 is 문은 int? 또는 Nullable<int>과 같은 nullable 값 형식을 허용하지 않지만 다른 값 형식을 테스트할 수 있습니다. 이전 예의 is 패턴은 null 허용 값 형식으로 제한되지 않습니다. 이러한 패턴을 사용하여 참조 형식의 변수에 값이 있는지 또는 값이 null인지 테스트할 수도 있습니다.

위의 샘플도 변수가 여러 형식 중 하나일 수 있는 switch 문에서 형식 패턴을 사용하는 방법을 보여 줍니다.

변수가 지정된 형식인지 테스트하지만 새 변수에 할당하지 않으려는 경우, 참조 형식 및 null 허용 값 형식에 대해 is 및 as 연산자를 사용할 수 있습니다. 다음 코드는 변수가 지정된 형식인지 테스트하기 위해 패턴 일치가 도입되기 전에 C# 언어의 일부인 is 및 as 문을 사용하는 방법을 보여 줍니다.

// Use the is operator to verify the type.
// before performing a cast.
Giraffe g = new();
UseIsOperator(g);

// Use the as operator and test for null
// before referencing the variable.
UseAsOperator(g);

// Use pattern matching to test for null
// before referencing the variable
UsePatternMatchingIs(g);

// Use the as operator to test
// an incompatible type.
SuperNova sn = new();
UseAsOperator(sn);

// Use the as operator with a value type.
// Note the implicit conversion to int? in
// the method body.
int i = 5;
UseAsWithNullable(i);

double d = 9.78654;
UseAsWithNullable(d);

static void UseIsOperator(Animal a)
{
    if (a is Mammal)
    {
        Mammal m = (Mammal)a;
        m.Eat();
    }
}

static void UsePatternMatchingIs(Animal a)
{
    if (a is Mammal m)
    {
        m.Eat();
    }
}

static void UseAsOperator(object o)
{
    Mammal? m = o as Mammal;
    if (m is not null)
    {
        Console.WriteLine(m.ToString());
    }
    else
    {
        Console.WriteLine($"{o.GetType().Name} is not a Mammal");
    }
}

static void UseAsWithNullable(System.ValueType val)
{
    int? j = val as int?;
    if (j is not null)
    {
        Console.WriteLine(j);
    }
    else
    {
        Console.WriteLine("Could not convert " + val.ToString());
    }
}
class Animal
{
    public void Eat() => Console.WriteLine("Eating.");
    public override string ToString() => "I am an animal.";
}
class Mammal : Animal { }
class Giraffe : Mammal { }

class SuperNova { }

이 코드를 패턴 일치 코드와 비교하여 볼 수 있듯이, 패턴 일치 구문은 테스트와 할당을 단일 명령문으로 결합함으로써 더욱 강력한 기능을 제공합니다. 가능할 때마다 패턴 일치 구문을 사용합니다.

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