带你领略C#7 特性代码示例

带你领略C#7 特性代码示例：

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。

3. 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#”。

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