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C# 11 - Span 타입에 대한 패턴 매칭 (Pattern matching on ReadOnlySpan<char>)

(Visual Studio 2022 17.3 이후 버전에서 테스트할 수 있습니다.)

일반적인 문자열은 비교 연산이 쉽게 가능합니다.

string str = "TEST";

if (str == "test")
{
    Console.WriteLine("[==] Equals");
}

switch (str)
{
    case "TEST1":
        break;
    case "TEST2":
        break;
}

하지만, 문자열에 대한 GC 할당을 줄이기 위해 도입한 Span을 사용한 경우 비교 연산이 정상적으로 되지 않거나 오류가 발생합니다.

ReadOnlySpan<char> str = "TEST".AsSpan()[0..2];

// if 문의 경우 컴파일 오류는 발생하지 않지만, 문자열 상수와 비교가 안 됨.
if (str == "TE")
{
    Console.WriteLine("[==] Equals");
}
else
{
    Console.WriteLine(str.ToString()); // else 절의 코드가 실행됨
}

// if 문에서 패턴 매칭 코드를 사용하면 컴파일 오류 발생
if (str is "TE") // C# 10 - error CS0150: A constant value is expected
{
    Console.WriteLine("[is] Equals");
}

// swtich 문에서는 아예 컴파일 오류 발생
switch (str)
{
    case "TEST1": // C# 10 - error CS0150: A constant value is expected
        break;
    case "TEST2": // C# 10 - error CS0150: A constant value is expected
        break;
}

위의 switch 문도 if 문처럼 컴파일 오류를 방지하려면 다음과 같은 식으로 바꿔볼 수도 있겠지만,

switch (str)
{
    case var span when span == "TE":
        Console.WriteLine("[switch when] Equals");
        break;
    case var span when span == "TE2":
        break;
}

이것 역시 Span 타입의 변수를 "==" 비교를 하는 것이므로 if 문으로 작성한 str == "TE" 코드와 다를 바가 없습니다. 즉, 정상적인 비교 코드가 수행되지 않으므로 해당 case 절의 코드가 실행되지 않는 것입니다.

이런 문제를 C# 11부터 Span 타입의 인스턴스에 대해 직접적인 상수 비교를 패턴 매칭에 대해 허용하면서 깔끔하게 해결됩니다.

ReadOnlySpan<char> str = "TEST".AsSpan()[0..2];

// C# 11부터 컴파일 가능
if (str is "TE")
{
    Console.WriteLine("[is] Equals");
}

// C# 11부터 컴파일 가능
switch (str)
{
    case "TE":
        Console.WriteLine("[switch] Equals");
        break;
    case "TE2":
        break;
}

주의할 것은, if 문에서 "is" 패턴을 사용하는 것과 "==" 연산자를 사용하는 것이 다르다는 점입니다.

ReadOnlySpan<char> str = "TEST".AsSpan()[0..2];

if (str == "TE") // 무심코 이렇게 사용하면 논리 오류, 컴파일 오류도 없고!
{
    Console.WriteLine("[==] Equals");
}

if (str is "TE") // is 패턴 매칭에서만 Span에 대한 비교 연산 가능
{
    Console.WriteLine("[is] Equals");
}

그나저나 Span에 대해서도 목록 패턴을 지원할까요? ^^ 만약 목록 패턴이 IList 인터페이스 구현 여부로 판단했다면 불가능했을 것입니다. 하지만 indxer와 Length/Count 속성의 구현 여부로만 판단하므로, Span 역시 다음과 같이 목록 패턴을 적용할 수 있습니다.

var str = "TEST".AsSpan();

if (str is ['T', .. var content, 'T']) // content 타입: ReadOnlySpan<char>
{
    Console.WriteLine($"[is] Equals == {content}"); // 출력 결과: ES
}

Span<int> list = stackalloc int[] { 1, 2, 3, 4 };

if (list is [1, ..])
{
    Console.WriteLine("1 ...");
}




C# 11 - 인터페이스 내에 정적 추상 메서드 정의 가능 (공식 문서, (DIM for Static Members), Static Abstract Members In Interfaces C# 10 Preview)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12814

C# 11 - 제네릭 타입의 특성 적용 (공식 문서, Generic attributes)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12839

C# 11 - 사용자 정의 checked 연산자 (공식 문서, Checked user-defined operators)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13099

C# 11 - shift 연산자 재정의에 대한 제약 완화 (공식 문서, Relaxing Shift Operator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13100

C# 11 - IntPtr/UIntPtr과 nint/unint의 통합 (공식 문서, Numeric IntPtr)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13111

C# 11 - 새로운 연산자 ">>>" (Unsigned Right Shift) (공식 문서, Unsigned right shift operator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13110

C# 11 - 원시 문자열 리터럴 (공식 문서, raw string literals)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13085

C# 11 - 문자열 보간 개선 2가지 (공식 문서, Allow new-lines in all interpolations)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13086

C# 11 - 목록 패턴 (공식 문서, List patterns)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13112

C# 11 - Span 타입에 대한 패턴 매칭 (공식 문서, Pattern matching on ReadOnlySpan<char>)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13113

C# 11 - Utf8 문자열 리터럴 지원 (공식 문서, Utf8 Strings Literals)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13096

C# 11 - ref struct에 ref 필드를 허용 (공식 문서, ref fields)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13015

C# 11 - 파일 범위 내에서 유효한 타입 정의 (공식 문서, File-local types)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13117

C# 11 - 메서드 매개 변수에 대한 nameof 지원 (공식 문서, nameof(parameter))
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13122

C# 11 - 멤버(속성/필드)에 지정할 수 있는 required 예약어 추가 (공식 문서, Required members)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13123

C# 11 - 구조체 필드의 자동 초기화 (공식 문서, auto-default structs)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13125

C# 11 - 정적 메서드에 대한 delegate 처리 시 cache 적용 (공식 문서, Cache delegates for static method group)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13126

Language Feature Status
; https://github.com/dotnet/roslyn/blob/main/docs/Language%20Feature%20Status.md




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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/5/2023]

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