C# Pattern Matching 심층 가이드

패턴 매칭이란

패턴 매칭(Pattern Matching)은 값의 형태(shape) 를 검사해 분기하는 기법입니다. C# 7부터 단계적으로 확장되어 C# 11에서 리스트 패턴까지 지원합니다. 복잡한 if-else 체인과 캐스트 코드를 간결하고 안전하게 표현합니다.

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타입 패턴 (Type Pattern)

// C# 7: is 타입 패턴
object obj = "hello";

if (obj is string s)
{
    Console.WriteLine(s.ToUpper());  // 타입 검사 + 선언 동시에
}

// 부정: is not
if (obj is not int)
{
    Console.WriteLine("정수가 아님");
}

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switch 표현식 (C# 8+)

switch 문을 표현식으로 사용해 값을 반환합니다.

// 전통적 switch 문
string GetDayType(DayOfWeek day)
{
    switch (day)
    {
        case DayOfWeek.Saturday:
        case DayOfWeek.Sunday:
            return "주말";
        default:
            return "평일";
    }
}

// switch 표현식 (C# 8+)
string GetDayType(DayOfWeek day) => day switch
{
    DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => "주말",
    _ => "평일"
};

타입 switch 표현식

abstract class Shape { }
class Circle    : Shape { public double Radius;  }
class Rectangle : Shape { public double W, H;   }
class Triangle  : Shape { public double Base, Height; }

double GetArea(Shape shape) => shape switch
{
    Circle    c => Math.PI * c.Radius * c.Radius,
    Rectangle r => r.W * r.H,
    Triangle  t => 0.5 * t.Base * t.Height,
    null        => throw new ArgumentNullException(nameof(shape)),
    _           => throw new NotSupportedException($"Unknown shape: {shape.GetType()}")
};

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속성 패턴 (Property Pattern, C# 8+)

객체의 속성값을 패턴으로 매칭합니다.

record Point(int X, int Y);

string ClassifyPoint(Point p) => p switch
{
    { X: 0, Y: 0 }     => "원점",
    { X: 0 }            => "Y축 위",
    { Y: 0 }            => "X축 위",
    { X: > 0, Y: > 0 } => "1사분면",
    { X: < 0, Y: > 0 } => "2사분면",
    { X: < 0, Y: < 0 } => "3사분면",
    _                   => "4사분면"
};

Console.WriteLine(ClassifyPoint(new Point(3, 4)));  // 1사분면

중첩 속성 패턴

record Address(string City, string Country);
record Person(string Name, Address Address);

string GetRegion(Person person) => person switch
{
    { Address: { Country: "KR", City: "Seoul" } } => "서울",
    { Address: { Country: "KR" } }                 => "한국 (서울 외)",
    { Address: { Country: "US" } }                 => "미국",
    _                                               => "기타"
};

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위치 패턴 (Positional Pattern, C# 8+)

Deconstruct 메서드가 있는 타입을 분해해 매칭합니다.

record Point(int X, int Y)
{
    public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
}

string Quadrant(Point p) => p switch
{
    (0, 0)           => "원점",
    (> 0, > 0)       => "1사분면",
    (< 0, > 0)       => "2사분면",
    (< 0, < 0)       => "3사분면",
    (> 0, < 0)       => "4사분면",
    (0, _)           => "Y축",
    (_, 0)           => "X축",
    _                => "알 수 없음"
};

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관계 패턴 (Relational Pattern, C# 9+)

비교 연산자를 패턴으로 사용합니다.

string GetGrade(int score) => score switch
{
    >= 90 => "A",
    >= 80 => "B",
    >= 70 => "C",
    >= 60 => "D",
    _     => "F"
};

// 논리 패턴: and, or, not
bool IsValidTemperature(double temp) => temp is >= -273.15 and <= 1000.0;

bool IsWeekend(DayOfWeek day) => day is DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday;

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리스트 패턴 (List Pattern, C# 11+)

배열이나 리스트의 구조를 패턴으로 매칭합니다.

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };

bool result = numbers switch
{
    []              => true,   // 빈 배열
    [1]             => true,   // 원소 1개, 값이 1
    [1, 2, ..]      => true,   // 1로 시작하고 2가 두 번째
    [.., 5]         => true,   // 마지막이 5
    [1, .., 5]      => true,   // 1로 시작, 5로 끝
    _               => false
};

// 슬라이스 패턴으로 요소 캡처
string Describe(int[] arr) => arr switch
{
    []         => "빈 배열",
    [var x]    => $"원소 1개: {x}",
    [var h, .. var rest] => $"첫 번째: {h}, 나머지 {rest.Length}개"
};

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when 가드 (Guard Clause)

패턴에 추가 조건을 붙입니다.

record Order(string Status, decimal Amount);

string ProcessOrder(Order order) => order switch
{
    { Status: "pending" } when order.Amount > 100_000 => "고액 결제 검토 필요",
    { Status: "pending" }                              => "결제 대기",
    { Status: "paid" }                                 => "결제 완료",
    { Status: "cancelled" }                            => "취소됨",
    _                                                  => $"알 수 없는 상태: {order.Status}"
};

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var 패턴

항상 매칭되며 값을 캡처합니다.

// var 패턴은 항상 true, 값을 변수에 바인딩
if (GetValue() is var result && result != null)
{
    Console.WriteLine(result);
}

// switch에서 공통 처리
string Handle(object obj) => obj switch
{
    int n when n < 0    => $"음수: {n}",
    int n               => $"양수: {n}",
    var x               => $"기타: {x?.GetType().Name}"
};

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실전 예제: JSON-like 파서

abstract record JsonValue;
record JsonNull                       : JsonValue;
record JsonBool(bool Value)           : JsonValue;
record JsonNumber(double Value)       : JsonValue;
record JsonString(string Value)       : JsonValue;
record JsonArray(JsonValue[] Items)   : JsonValue;

string Stringify(JsonValue value) => value switch
{
    JsonNull                 => "null",
    JsonBool  { Value: true }  => "true",
    JsonBool  { Value: false } => "false",
    JsonNumber { Value: var n } => n.ToString("G"),
    JsonString { Value: var s } => $"\"{s}\"",
    JsonArray  { Items: [] }    => "[]",
    JsonArray  { Items: var items } =>
        $"[{string.Join(", ", items.Select(Stringify))}]",
    _ => throw new NotSupportedException()
};

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정리

패턴	C# 버전	예시
타입 패턴	7.0	obj is string s
switch 표현식	8.0	x switch { ... }
속성 패턴	8.0	{ X: 0, Y: 0 }
위치 패턴	8.0	(0, 0)
관계 패턴	9.0	>= 90
논리 패턴	9.0	and, or, not
리스트 패턴	11.0	[1, .., 5]

패턴 매칭은 가독성과 안전성을 동시에 높입니다. 특히 도메인 모델의 계층 구조를 처리할 때 상속 기반 다형성의 좋은 대안이 됩니다.