C# 9.0新特性

CandidateFeaturesForCSharp9

看到标题,是不是认为我把标题写错了?是的,C# 8.0还未正式发布,在官网它的最新版本还是Preview 5,通往C＃9的漫长道路却已经开始.前写天收到了活跃在C#一线的BASSAM ALUGILI给我分享C# 9.0新特性,我在他文章的基础上进行翻译,希望能对大家有所帮助.

这是世界上第一篇关于C＃9候选功能的文章。阅读完本文后，你将会为未来可能遇到的C＃ 9.0新特性做好更充分的准备。

这篇文章基于，

• C# 9.0候选新特性

原生大小的数字类型

这次引入一组新类型（nint，nuint，nfloat等）'n'表示native(原生),该特性允许声明一个32位或64位的数据类型,这取决于操作系统的平台类型。

nint nativeInt = 55; take 4 bytes when I compile in 32 Bit host.
nint nativeInt = 55; take 8 bytes when I compile in 64 Bit host with x64 compilation settings.

xamarin中已存在类似的概念，

• xamarin原生类型

Records and Pattern-based With-Expression

这个功能我等待了很长时间,Records是一种轻量级的不可变类型,它可以是方法,属性,运算符等,它允许我们进行结构的比较, 此外,默认情况下,Records属性是只读的。

Records可以是值类型或引用类型。

Example

public class Point3D(double X, double Y, double Z);
public class Demo
{
  public void CreatePoint()
  {
  var p = new Point3D(1.0, 1.0, 1.0);
  }
}

这些代码会被编译器转化如下形式.

public class Point3D
{
private readonly double <X>k__BackingField;
private readonly double <Y>k__BackingField;
private readonly double <Z>k__BackingField;
public double X {get {return <X>k__BackingField;}}
public double Y{get{return <Y>k__BackingField;}}
public double Z{get{return <Z>k__BackingField;}}    

 public Point3D(double X, double Y, double Z)
 {
 <X>k__BackingField = X;
 <Y>k__BackingField = Y;
 <Z>k__BackingField = Z;
 }    

 public bool Equals(Point3D value)
 {
  return X == value.X && Y == value.Y && Z == value.Z;
 }    

 public override bool Equals(object value)
 {
  Point3D value2;
  return (value2 = (value as Point3D)) != null && Equals(value2);
 }    

 public override int GetHashCode()
 {
  return ((1717635750 * -1521134295 +  EqualityComparer<double>.Default.GetHashCode(X)) * -1521134295 + EqualityComparer<double>.Default.GetHashCode(Y)) * -1521134295 +  EqualityComparer<double>.Default.GetHashCode(Z);
 }
}    

Using Records:    

public class Demo
{
 public void CreatePoint()
 {
 Point3D point3D = new Point3D(1.0, 1.0, 1.0);
 }
}

Records迎合了基于表达式形式编程的特性,使得我们可以这样使用它.

var newPoint3D = Point3D.With(x: 42);

这样我们创建的新Point（new Point3D）就像现有的一个（point3D）一样并把X的值更改为42。

这个特性于基于pattern matching也非常有效,我会在我的下一篇文章中介绍这一点.

那么我们为什么要使用Records而不是用结构体呢?为了回答这些问题，我引用了了Reddit的一句话：

“结构体是你必须要有一些约定来实现的东西。你不必手动地去让它只读,你也不用去实现他们的比较逻辑,但如果你不这样做,那你就失去了使用结构体的意义，编译器不会强制执行这些约束"。

Records类型由是编译器实现，这意味着您必须满足所有这些条件并且不能错误, 因此，它们不仅可以减少重复代码，还可以消除一大堆潜在的错误。

此外，这个功能在F＃中存在了十多年，其他语言如（Scala，Kotlin）也有类似的概念。

F＃

type Greeter(name: string) = member this.SayHi() = printfn "Hi, %s" name

Scala

class Greeter(name: String)
{
   def SayHi() = println("Hi, " + name)
}

Kotlin

class Greeter(val name: String)
{
 fun sayhi()
 {
 println("Hi, ${name}");
 }
}

在没有Records之前,我们要实现类似的功能,C#代码要这么写

C#

public class Greeter
{
 private readonly string _name;
 public Greeter(string name)
 {
 _name = name;
 }
 public void Greet()
 {
  Console.WriteLine($ "Hello, {_name}");
 }
}

有了Records之后，我们可以将C＃代码大大地减少了，

ublic class Greeter(name: string)
{
 public void Greet()
 {
 Console.WriteLine($ "Hello, {_name}");
 }
}

Less code! = I love it!

Type Classes

此功能的灵感来自Haskell，它是我最喜欢的功能之一。正如我两年前在我文章中所说，C＃将实现更多的函数式编(FP)程概念，Type Classes就是FP概念之一。在函数式编程中，Type Classes允许您在类型上添加一组操作，但不实现它。由于实现是在其他地方完成的，这是一种多态，它比面向对象编程语言中的class更灵活。

Type Classes和C＃接口具有相似的用途，但它们的工作方式有所不同，在某些情况下，由于处理固定类型而不是继承层次结构，因此Type Classes更易于使用。

此这特性最初与“extending everything”功能一起引入，您可以将它们组合在一起，如Mads Torgersen给出的例子所示。

我引用了官方提案中的一些结论：

“一般来说，”shape“（shape是Type Classes的一个新的关键字）声明非常类似于接口声明，除了以下情况，

• 它可以定义任何类型的成员（包括静态成员）
• 可以通过扩展实现
• 只能在指定的地方当作一种类型使用(作用域)“

Haskell中 Type Classes示例。

class Eq a where
(==) :: a -> a -> Bool
(/=) :: a -> a -> Bool

“Eq”是类名，而==，/ =是类中的操作。类型“a”是类“Eq”的实例。

如果我们将上述例子用C#接口实现将会是这样.

interface Num<A>
{
 A Add(A a, A b);
 A Mult(A a, A b);
 A Neg(A a);
}    

struct NumInt : Num<int>
{
 public int Add(int a, int b) => a + b;
 public int Mult(int a, int b) => a * b;
 public int Neg(int a) => -a;
}

如果我们用Type Classes实现C# 功能会是这样

shape Num<A>
{
 A Add(A a, A b);
 A Mult(A a, A b);
 A Neg(A a);
}    

instance NumInt : Num<int>
{
 int Add(int a, int b) => a + b;
 int Mult(int a, int b) => a * b;
 int Neg(int a) => -a;
}

通过上面例子,可以看到接口和shape的语法类似 ,那我们再来看看Mads Torgersen给出的例子

Note：shape不是一种类型。相反，shape的主要目的是用作通用约束，限制类型参数以具有正确的形状，同时允许通用声明的主体使用该形状，

原始来源

public shape SGroup<T>
{
 static T operator +(T t1, T t2);
 static T Zero {get;}
}

这个声明说如果一个类型在T上实现了一个+运算符并且具有0静态属性，那么它可以是一个SGroup 。

给int添加静态成员Zero

public extension IntGroup of int: SGroup<int>
{
 public static int Zero => 0;
}

定义一个AddAll方法

public static AddAll<T>(T[] ts) where T: SGroup<T> // shape used as constraint
{
 var result = T.Zero; // Making use of the shape's Zero property
 foreach (var t in ts) { result += t; } // Making use of the shape's + operator
 return result;
}

让我们用一些整数调用AddAll方法，

int[] numbers = { 5, 1, 9, 2, 3, 10, 8, 4, 7, 6 };
WriteLine(AddAll(numbers)); // infers T = int

这就是Type class 的妙处,慢慢消化感受一下??

Dictionary Literals

引入更简单的语法来创建初始化的Dictionary <TKey，TValue>对象，而无需指定Dictionary类型名称或类型参数。使用用于数组类型推断的现有规则推断字典的类型参数。

// C# 1..8
var x = new Dictionary <string,int> () { { "foo", 4 }, { "bar", 5 }};
// C# 9
var x = ["foo":4, "bar": 5];

该特性使C＃中的字典工作更简单，并删除冗余代码。此外，值得一提的是，在F＃和Swift等其他编程语言中也使用了类似的字典语法。

Params Span

允许params语法使用Span 这个帮助来实现没有任何堆分配的params参数传递。此功能可以使params方法的使用更加高效。

新的语法如下，

void Foo(params Span<int> values);

struct允许使用无参构造函数

到目前为止，在C＃中不允许在结构体声明中使用无参构造函数,在C＃9中，将删除此限制。

StackOverflow示例

public struct Rational
{
 private long numerator;
 private long denominator;    

 public Rational(long num, long denom)
 { /* Todo: Find GCD etc. */ }    

 public Rational(long num)
 {
  numerator = num;
  denominator = 1;
 }    

 public Rational() // This is not allowed
 {
  numerator = 0;
  denominator = 1;
 }
}

链接到StackOverflow示例

其实CLR已经允许值类型数据具有无参构造函数,只是C# 对这个功能进行了限制,在C# 9.0中可能会消除这种限制.

固定大小的缓冲区

这些提供了一种通用且安全的机制，用于向C＃语言声明固定大小的缓冲区。

目前,用户可以在不安全的环境中创建固定大小的缓冲区。但是，这需要用户处理指针，手动执行边界检查，并且只支持一组有限的类型（bool，byte，char，short，int，long，sbyte，ushort，uint，ulong，float和double）。该特性引入后将使固定大小的缓冲区变得安全安全，如下例所示。

可以通过以下方式声明一个安全的固定大小的缓冲区，

public fixed DXGI_RGB GammaCurve[1025];

该声明将由编译器转换为内部表示，类似于以下内容，

[FixedBuffer(typeof(DXGI_RGB), 1024)]
public ConsoleApp1.<Buffer>e__FixedBuffer_1024<DXGI_RGB> GammaCurve;    

// Pack = 0 is the default packing and should result in indexable layout.
[CompilerGenerated, UnsafeValueType, StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 0)]
struct <Buffer>e__FixedBuffer_1024<T>
{
 private T _e0;
 private T _e1;
 // _e2 ... _e1023
 private T _e1024;
 public ref T this[int index] => ref (uint)index <= 1024u ?
 ref RefAdd<T>(ref _e0, index):
 throw new IndexOutOfRange();
}

Uft8字符串文字

它是关于定义一种新的字符串类型UTF8String，它将是，

System.UTF8String myUTF8string ="Test String";

Base(T)

此功能用于解决默认接口方法中的覆盖冲突问题:

interface I1
{
    void M(int) { }
}

interface I2
{
    void M(short) { }
}

interface I3
{
    override void I1.M(int) { }
}

interface I4 : I3
{
    void M2()
    {
        base(I3).M(0) // Which M should be used here? What does this do?
    }
}

更多信息，

• https://github.com/dotnet/csharplang/issues/2337
• https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/meetings/2019/LDM-2019-02-27.md

摘要

您已经阅读了第一个C＃9候选特性。正如您所看到的，许多新功能受到其他编程语言或编程范例的启发，而不是自我创新，这些特性大部分在在社区中得到了广泛认可,所以引入C# 后应该也会给大家带来不错的体验.

原文 : https://www.c-sharpcorner.com/article/candidate-features-for-c-sharp-9/