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从 C# 1.0 到 C# 9.0，历代 C# 语言特性一览

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 和 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Item1、Item2……啦：

 //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：

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：

//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：

(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 get和set 访问器：

// 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：

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：

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:

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

模式匹配

主要是针对 is 和 switch 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：

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：

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！

//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！

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：

//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：

//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！

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 class 和 struct，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 和 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：

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：

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：

(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：

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！

using System;

Console.WriteLine("Hello World!");

如果觉得这样还显得臃肿，可以省略 using 部分：

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！

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。

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