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C# 7特性预览

| 作者 Jonathan Allen 关注 596 他的粉丝 ,译者 邵思华 关注 3 他的粉丝 发布于 2016年4月7日. 估计阅读时间: 11 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

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:

var result = (5, 20);

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。

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

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:

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

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:

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

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:

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

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:

(count, sum) = Tally(list);

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:

case int x:

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:

case int x when x > 0:
case int y:

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:

case null;

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:

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

这段代码完成了两件事:

  1. 它创建了一个本地变量s,将其赋值为((Professor)person).Subject。
  2. 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:

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

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:

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

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:

public string FirstName {get; set;}

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:

private string m_FirstName;
static readonly PropertyChangedEventArgs s_FirstName_EventArgs =new PropertyChangedEventArgs("FirstName")

replace public string FirstName {
    get {
        return m_FirstName;
    }
    set {
        if (m_FirstName == value)
            return;
    m_FirstName = value;
    PropertyChanged?.Invoke(this, m_FirstName_EventArg);
}

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#”。

查看英文原文C# 7 Features Previewed

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