C#7特性预览

xman

在过去一年间，我们为读者展示了多个已考虑加入C# 7中的特性。在最近发布的 Visual Studio 15 预览版中，微软决定为用户展现这些特性，使其成为C# 7 最终发布的一部分。

在过去一年间，我们为读者展示了多个已考虑加入C# 7中的特性。在最近发布的 Visual Studio 15 预览版中，微软决定为用户展现这些特性，使其成为C# 7 最终发布的一部分。

元组值类型

.NET 提供了一个元组（Tuple）类型，但具体在 C# 中使用时却存在着各种各样的问题。由于元组类型是一个引用类型，因此在一些对于性能相当敏感的代码中，你很可能会避免因使用它而造成 GC 的开销。同时，元组类型是不可变的，虽然这使跨线程共享变得更安全，但也意味着每次进行变更都必须分配一个新的对象。

为了应对这一问题，C# 7 将提供一个值类型的元组。这是一个可变类型，对那些重视性能的代码来说，这种方式将更为高效。同时，作为值类型，它在每次进行分配时都会生成一个拷贝，因此几乎没有产生多线程问题的风险。

你可以通过以下语法创建一个元组：

1. var result = (5, 20);
   

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你也可以选择对元组中的值进行命名，这一点并不是必须的，只是让代码具有更好的可读性。

1. var result = (count: 5, sum: 20);

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你可能会想，“很棒的特性，但我自己也能写得出来”。但下一个特性才是重头戏。

多返回值

在类C风格的语言中，要在一个函数中返回两个值始终是一件麻烦事。你只能选择将结果封装成某种结构，或是使用输出参数。与许多函数式编程语言一样，C#选择了第一种方式为你提供这一特性：

1. (int, int) Tally (IEnumerable<int> list)

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可以看到，在这里使用泛用的元组有一个基本问题：我们将无从得知每个字段的作用。因此，C#选择通过一个编译器花招对结果进行命名：

1. (int Count, int Sum) Tally (IEnumerable<int> list)

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我们在此需要强调一点：C#并没有生成一个新的匿名类型，你所获得的仍旧是一个元组，但编译器将假设它的属性为 Count 和 Sum，而不是 Item1 和 Item2。所以，以下代码行的作用都是等价的：

1. var result = Tally (list);
   
2. Console.WriteLine (result.Item1);
   
3. Console.WriteLine (result.Count);

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请注意一点，我们现在还不具备多赋值语法，如果这种语法最终实现，那么它的用法可能是这样的：

1. (count, sum) = Tally (list);

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除了提供简单的功能性函数之外，多返回值的实用性还体现在异步代码的编写上，因为在 async 函数中是不允许使用 out 参数的。

模式匹配：改进的 Switch 语法块

VB 与函数式程序员对于 C# 抱怨得最多的一点就是 C# 中的 switch 语句功能十分有限。VB 开发者希望能够进行范围匹配，而习惯了F#或 Haskell 的开发者则希望能够使用分解式的模式匹配。C#打算同时提供这两种特性。

在对类型进行模式匹配时，你可以创建一个变量以保存转型的结果。举例来说，在对一个 System.Object 使用 switch 语句时，你可以编写以下代码：

1. case int x:

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如果该对象是数值类型，则变量x将得以赋值。否则的话，程序将按从上至下的顺序检查下一个 case 语句块。如果你想更具体地进行匹配，还可以使用范围检查：

1. case int x when x > 0:
   
2. case int y:

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在这个示例中，如果该对象是正整数，则x代码块将被执行。如果对象是 0 或负整数，而y代码块将被执行。

如果需要检查 null 值，则只需使用以下语法：

1. case null;

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模式匹配：分解

目前为止，我们仅仅展示了某种对 VB 中已有的特性所做的增量式改进，而模式匹配真正的强大之处在于分解，它可以将某个对象完全拆开，考虑一下以下语法：

1. if (person is Professor {Subject is var s, FirstName is "Scott"})

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这段代码完成了两件事：

• 它创建了一个本地变量s，将其赋值为((Professor) person) .Subject。
• 它执行了一次相等性检查 ((Professor) person) .FirstName == "Scott"。
  

如果将其用C# 6 代码改写则是这样：

1. var temp = person as Professor;
   
2. if (temp != null && temp.FirstName == "Scott")
   
3. {
   
4.     var s = temp.Subject

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在最终发布中，我们预计能够同时看到对 switch 语句块的这两种改进。

引用返回

对于大数据结构进行引用传递比起值传递要快得多，因为后者需要对整个结构进行拷贝。与之类似，返回一个大数据结构的引用一样能够提升速度。

在类似于C这样的语言中，可以通过指针返回某个结构的引用。这种方式会带来一个常见的问题，即指针所指向的内存可能会因为某种原因而已经被回收了。

C#通过使用引用的方式回避这一问题，引用本身是一个附加了规则的指针。最重要的一条规则是，你不能够返回某个本地变量的引用。如果你尝试这样做，那么该变量所引用的栈信息在函数返回时就已经变得不可访问了。

在微软的展示代码中，它所返回的引用指向一个数组中的某个结构。由于它实质上是指向数组中某个元素的指针，因此随后可以对数组本身进行修改。举例来说：

1. var x = ref FirstElement (myArray)
   
2. x = 5; //MyArray[0] now equals 5

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这一语法的用例是对性能高度敏感的代码，在大多数应用中都无需使用这一特性。

二进制字面值（Binary Literals）

此次发布还引入了一个小特性，即二进制字面值。这一语法只是一个简单的前缀而已，例如 5 可以表示为“0b0101”。这一特性的主要用例是设置基于 flag 的枚举，以及创建位掩码（bitmask），以用于与C风格语言的互操作。

本地函数

本地函数是指在另一个函数中所定义的函数。第一眼看来，本地函数似乎只是比匿名函数稍好的一种语法。但它实际上还存在几个优点：

• 首先，你无需为其分配一个委托以保存该函数。这不仅减少了内存压力，同时还允许编译器对该函数进行内联操作。
• 其次，在创建闭包时，也无需为其分配一个对象，因为它能够直接访问本地变量。这一点同样能够改善性能，因为它也减少了 GC 的压力。
  

按照第二条规则推算，你将无法创建一个指向本地函数的委托。这一点对于代码的组织其实是一个优点，因为你无需创建独立的函数，并且将现有函数的状态作为显式的参数进行传递。

部分类的改进

最后演示的特性是一种处理部分类的新方式。在过去，部分类的应用是基于代码生成优先的概念而出现的。所生成的代码将包含一系列部分方法，开发者可以选择实现这些方法，以调整类的行为。

通过新的“replace”语法，开发者就多了一种新选择，能够以最直接的方式编写代码，随后再引入代码生成器，并重写这些方法。以下将通过一个简单的示例表现开发者的代码编写方式：

1. public string FirstName {get; set;}

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简单又清晰，但完全不符合 XAML 风格应用的写法。因此，代码生成器将生成如下代码：

1. private string m_FirstName;
   
2. static readonly PropertyChangedEventArgs s_FirstName_EventArgs =new PropertyChangedEventArgs ("FirstName")
   
3. 
   
4. replace public string FirstName {
   
5.     get {
   
6.         return m_FirstName;
   
7.     }
   
8.     set {
   
9.         if (m_FirstName == value)
   
10.             return;
    
11.     m_FirstName = value;
    
12.     PropertyChanged?.Invoke (this, m_FirstName_EventArg);
    
13. }

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通过“replace”关键字，所生成的代码将直接替换手写的代码，添加所缺失的功能。在这个示例中，我们甚至还能够处理一些开发者经常会忽略的麻烦的部分，例如对 EventArgs 对象进行缓存。

虽然这个官方示例仅用于属性变更通知，但这一技术还可用于各种“面向切面编程（AOP）”的场景，例如在代码中注入日志记录、安全检查、参数校验以及其他各种繁琐的样板式代码。

如果读者想实际了解一下这些特性，可以观赏 Channel 9 中的视频“The Future of C#”。