C# 版本历史记录

从 C# 1.0 到 C# 9.0,历代 C# 语言特性一览
从 C# 1.0 到 C# 9.0,历代 C# 语言特性一览

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C# 版本特性说明

现在是 2021 年,相信 C# 7.0 以前的版本大家都应该没有什么问题,因为像博主这样的 90 后“中年”男人,接触的都是这个版本的 C#。所以,在这里我们主要讲解大家C# 7.0、8.0 以及 9.0 的语法特性。考虑到文章篇幅有限,这里选取的都是博主个人比较喜欢的语法特性,如果这里没有你喜欢的特性,请参考文章末尾的参考链接。如果这里的特性你都不喜欢,请你马上关掉这个网页,愿这个世界:Love & Peace。可能你会感觉到我说话变得小心翼翼起来,因为这个世界上有种叫做“杠精”的生物,当它从我的只言片语里读出那些挫败感的时候,终于有了嘲笑我们这批步入30岁行列的90后的底气,没错,我在最近的博客评论中被读者“嘲讽”了,让暴风雨来得更猛烈一些吧!

C# 7.0

在 C# 7.0 中,我个人比较喜欢的特性主要有以下几个:元组和弃元更多的 expression-bodied 成员out 变量异步 Main 方法模式匹配引发表达式

元组和弃元

这个概念乍听起来可能会有一点陌生,其实,按我的理解,这就是增强的元组语法,终于可以摆脱Item1Item2……啦:

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 //示例1
(string Alpha, string Beta) namedLetters = ("a", "b");
Console.WriteLine($"{namedLetters.Alpha}, {namedLetters.Beta}");
//示例2
var alphabetStart = (Alpha: "a", Beta: "b");
Console.WriteLine($"{alphabetStart.Alpha}, {alphabetStart.Beta}");
//示例3
int count = 5;
string label = "Colors used in the map";
var pair = (count, label);
Console.WriteLine(pair);

有一段时间,前端同事总和我吹嘘 ES6 里面的解构多么多么好用!对此,我想说,C# 一样可以解构,假设我们现在有下面的一个方法:

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static (string, double, double) GetLocation() 
{
var city = "西安市";
var lat = 33.42d;
var lon = 107.40d;
return (city, lon, lat);
}

这就是简化后的元组的用法,如果是以前,我们还需要返回一个Tuple<string, double, double>。此时,如果我们需要解析城市名称及其经纬度,可以这样做:

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//示例4
(string city, double lon, double lat) = GetLocation();
Console.WriteLine($"{city},({lon},{lat})");

OK,那么什么又是弃元呢?继续以上面的代码为例,如果我不关心经纬度,只需要城市名称又该怎么办呢?人家的方法返回的是一个3元的结果,而我们只需要其中的1元,此时,就有了所谓弃元的概念:

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(string city, _, _) = GetLocation();
Console.WriteLine($"{city}");

在 C# 中可以使用下划线_来表示要舍弃的元,是为弃元,怎么样?你学会了吗?

更多的 expression-bodied 成员

这部分同样是经过强化的 Lambda 表达式,之前我们可以在成员函数和 只读属性上使用 Lambda 表达式,而现在,我们可以将其运用在构造函数终结器以及 getset访问器:

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// Expression-bodied constructor
public ExpressionMembersExample(string label) => this.Label = label;

// Expression-bodied finalizer
~ExpressionMembersExample() => Console.Error.WriteLine("Finalized!");

private string label;

// Expression-bodied get / set accessors.
public string Label
{
get => label;
set => this.label = value ?? "Default label";
}

out变量

个人认为,这是一个非常不错的改进,终于不用再单独声明out变量啦:

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if (int.TryParse(input, out int result))
Console.WriteLine(result);
else
Console.WriteLine("Could not parse input");

异步 Main 方法

顾名思义,Main 方法现在可以支持 async 关键字啦:

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static async Task<int> Main()
{
// This could also be replaced with the body
// DoAsyncWork, including its await expressions:
return await DoAsyncWork();
}

在没有返回值的情况下,可以考虑返回Task:

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static async Task Main()
{
await SomeAsyncMethod();
}

模式匹配

主要是针对 isswitch 语句提供了增强的语法。在这里,对于前者来说,我们可以将判断和赋值两个步骤合二为一:

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public static double ComputeAreaModernIs(object shape)
{
if (shape is Square s)
return s.Side * s.Side;
else if (shape is Circle c)
return c.Radius * c.Radius * Math.PI;
else if (shape is Rectangle r)
return r.Height * r.Length;
// elided
throw new ArgumentException(
message: "shape is not a recognized shape",
paramName: nameof(shape));
}

而对于后者来说,主要打破了传统 switch 语句的常量模式:

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public static double ComputeArea_Version3(object shape)
{
switch (shape)
{
case Square s when s.Side == 0:
case Circle c when c.Radius == 0:
return 0;

case Square s:
return s.Side * s.Side;
case Circle c:
return c.Radius * c.Radius * Math.PI;
default:
throw new ArgumentException(
message: "shape is not a recognized shape",
paramName: nameof(shape));
}
}

引发表达式

这个主要是针对 throw 关键字的增强,当我看到微软的文档的时候,我突然意识到,这个语法其实我用了很久啦!

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//场景A:条件运算符
string arg = args.Length >= 1 ? args[0] :
throw new ArgumentException("You must supply an argument");
//场景B:Null合并运算符
public string Name
{
get => name;
set => name = value ??
throw new ArgumentNullException(
paramName: nameof(value),
message: "Name cannot be null");
}
//场景C:Lambda表达式
DateTime ToDateTime(IFormatProvider provider) =>
throw new InvalidCastException("Conversion to a DateTime is not supported.");

以上,就是 C# 7.0 中我个人比较喜欢的语法特性。需要了解所有 C# 7.0 语法特性的小伙伴们,则可以参考这里:C# 7.0 - C# 7.3 中的新增功能

C# 8.0

在 C# 8.0 中,我个人比较喜欢的特性主要有以下几个:默认接口方法异步流索引和范围

默认接口方法

关于这个,我觉得有点多此一举,如果一定要有一个默认行为,那你用继承来实现不就好啦,接口本来就是用来实现的啊摔!

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public class ChineseSayHello : ISayHello
{
public string Who { get; set; }
}

public interface ISayHello
{
private const string DefaultPersopn = "Anumouse";
string Who { get; set; }
void SayHello()
{
Who = DefaultPersopn;
Console.WriteLine($"Hello, {Who}");
}
}

在上面这个例子里,ChineseSayHello没有实现SayHello()方法不影响编译,因为ISayHello有默认实现,可正因为如此,SayHello()方法属于ISayHello,不属于ChineseSayHello

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//正确,可以编译
var sayHello = new ChineseSayHello() as ISayHello;
sayHello.SayHello();
//错误,无法编译
var sayHello = new ChineseSayHello();
sayHello.SayHello();

异步流

该特性可以看作是IEnumerable<T>的一个延伸,即IAsyncEnumerable<T>,主要有下面三个属性:

  • 它是用 async 修饰符声明的。
  • 它将返回 IAsyncEnumerable
  • 该方法包含用于在异步流中返回连续元素的 yield return 语句。

下面是一个来自微软官方的基本示例:

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//生成异步流
public static async System.Collections.Generic.IAsyncEnumerable<int> GenerateSequence()
{
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
await Task.Delay(100);
yield return i;
}
}
//枚举异步流
await foreach (var number in GenerateSequence())
{
Console.WriteLine(number);
}

和异步流相关的一个概念是:异步可释放,即 System.IAsyncDisposable,这个可以参考:实现 DisposeAsync 方法

索引和范围

关于这个,我们换一种说法,可能大家就能接受啦!是什么呢?答案是:切片。切片语法博主经常在 Python 中使用,想不到有生之年居然可以在 C# 里用到这个语法。不过,这个语法糖怎么看都不甜啊,因为没那味儿!

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var words = new string[]
{
// index from start index from end
"The", // 0 ^9
"quick", // 1 ^8
"brown", // 2 ^7
"fox", // 3 ^6
"jumped", // 4 ^5
"over", // 5 ^4
"the", // 6 ^3
"lazy", // 7 ^2
"dog" // 8 ^1
};
//取最后一个元素
Console.WriteLine($"The last word is {words[^1]}");
//获取第一个元素到第三个元素
var quickBrownFox = words[1..4];
//获取倒数第一个元素到倒数第二个元素
var lazyDog = words[^2..^0];
//获取全部元素
var all = words[..];
//获取开始到第三个元素
var firstPhrase = words[..4];
//获取结束到倒数第二个元素
var lastPhrase = words[6..];

看起来这些东西在 Python 里都有啊,到底是哪里除了问题呢?我觉得更多的是符号上的不同吧, ^ 这个符号除了表示指数的意思以外,还有按位进行异或运算的意思,所以,这个语法糖加进来以后就会显得相当混乱,而 .. 这个符号显然没有 : 写起来方便啊,所以,虽然 C# 从 C# 8.0 开始有了切片语法,可这不是我想要的切片语法啊!

以上,就是 C# 8.0 中我个人比较喜欢的语法特性。需要了解所有 C# 8.0 语法特性的小伙伴们,则可以参考这里:C# 8.0 中的新增功能

C# 9.0

在 C# 9.0 中,我个人比较喜欢的特性主要有以下几个:Record顶级语句模式匹配增强

Record

record 是 C# 9.0 中提供的一个新的关键字,地位上等同于 classstruct,中文翻译为:记录类型。这是一种引用类型,它提供合成方法来提供值语义,从而实现相等性。 默认情况下,记录是不可变的。简而言之,record 是不可变的引用类型。你可能会说,我们为什么要搞这么一个类型出来呢?难道 class 不香吗?

我觉得如果要回答这个问题,可以借鉴 DDD 中的实体值对象这两个概念。实体 通常都有一个唯一的标识并且在整个生命周期中具有连续性,这一类角色通过 class 来实现一直都工作得很好。例如,每一个 User 都会有一个唯一的UserId ,我们使用 UserId 来判断其相等性。而 值对象 则是指那些没有唯一的标识、不可变的、通过属性来判断相等性。例如,我们有一个地址 Address,它由省、市、区、县和详细地址组成,那么,问题来了,如果两个 Address 的省、市、区、县和详细地址都相同,这两个 Address 是不是同一个地址呢?常识告诉我们:不会,因为它们是不同的实例。

这就是 record 出现的原因,对于上面的这个问题,我们可以来解决:

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record Address
{
public string Province { get; set; }
public string City { get; set; }
public string District { get; set; }
public string County { get; set; }
}

var addr1 = new Address() { Province = "陕西省", City = "西安市", District = "雁塔区" };
var addr2 = new Address() { Province = "陕西省", City = "西安市", District = "雁塔区" };
Console.WriteLine($"addr1 == addr2:{addr1 == addr2}");

想想以前我们是怎么做的呢?是不是要写类似下面这样的代码:

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if (addr1.Province == addr2.Province && addr1.City == addr2.City) {
//属性太多啦,我就不一个一个地比较啦,懂得都懂
}

所以,这就是 record 存在的意义。除此之外呢,这个关键字更多的是语法层面上的,实际上从编译出来的 IL 来看,它本质上依然是一个类,并且它是不可变的。定义记录类型时,编译器会合成其他几种方法:

  • 基于值的相等性比较方法
  • 替代 GetHashCode()
  • 复制和克隆成员
  • PrintMembers 和 ToString()

那么,你可能还会有疑问,假如我定义了两个不同的记录类型,它们都拥有相同的属性成员,如果按值相等来判断的话,岂不是这两个不同的记录类型变成相同的了?这么重要的问题,微软怎么可能没有想到呢?编译器会合成一个 EqualityContract 属性,该属性返回与记录类型匹配的 Type 对象。在这里,微软再一次发挥了元组的威力,对于上面定义的地址,我们可以继续使用解构语法:

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(province, city, district, county) = addr1;

当然,我相信哪怕到2090年,这个世界上依然会有“杠精”:你说这玩意儿不能变?我就想变怎么办?答案是使用with语法:

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public record Person
{
public string LastName { get; }
public string FirstName { get; }

public Person(string first, string last) => (FirstName, LastName) = (first, last);
}

var person = new Person("Bill", "Wagner");
Person brother = person with { FirstName = "Paul" }; // 修改FirstName的副本
Person clone = person with { }; // 空集副本

好了,关于记录类型就先为大家介绍到这里,更详细的说明可以参考这里:使用记录类型

顶级语句

顶级语句,这个又是一个听起来非常模糊的概念对不对? 大家可以看一下这篇文章:26 种不同的编程语言的 “Hello World” 程序。怎么样,在众多解释型的语言中,C#、Java 甚至 C++ 的 “Hello World” 是不是都看起来有一点臃肿?

好了,现在可以梦想成真啦!

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using System;

Console.WriteLine("Hello World!");

如果觉得这样还显得臃肿,可以省略 using 部分:

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System.Console.WriteLine("Hello World!");

当然啦,一个项目里显然只能有一个文件可以使用顶级语句,你可以理解为这些代码运行在一个看不见的Main()方法中,而Main()方法显然只能有一个,相比下来,Python 就自由多啦,不过if __name__ == '__main__'的老梗就不再这里展开啦!

模式匹配增强

感觉微软在模式匹配的道路上越走越远啊,说好的语法糖呢?这简直是毒药,7.0 里面眼花缭乱的switch都还没学会呢!

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public static bool IsLetter(this char c) =>
c is >= 'a' and <= 'z' or >= 'A' and <= 'Z';

public static bool IsLetterOrSeparator(this char c) =>
c is (>= 'a' and <= 'z') or (>= 'A' and <= 'Z') or '.' or ',';

if (e is not null)
{
// ...
}

以上,就是 C# 9.0 中我个人比较喜欢的语法特性。需要了解所有 C# 9.0 语法特性的小伙伴们,则可以参考这里:C# 9.0 中的新增功能

参考链接