【译】C＃9的候选功能

640?wx_fmt=gif

通往C# 9 的漫长道路已经开始了，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，你将希望为将来遇到新的C#挑战做好充分准备。这篇文章基于：

C#语言版本计划 9.0 候选功能

基于记录和模式匹配的表达式

我一直在长时间等待这个功能。记录是一种轻量级的不可变类型。它们是名义上的类型，可能有（方法、属性、运算符等），并允许你比较结构相等。此外，在默认情况下，记录属性是只读的。

记录可以是值类型或者引用类型。

例如：

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);  	}  	
}

上面的代码转换为：

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);
}
}

新建议的特性“带表达式”的记录建议，你可以像下面这样使用： varnewPoint3D=point3D.With(x:42);创建一个新的点（newPoint3D）就像一个已存在的点（point3D），但是X的值变为了42。

这种特性在模式匹配方面非常有效。我将在另一篇文章中介绍这个主题。

F#中记录

从MSDN中的例子复制的F#代码，类型 Point3D={X:float; Y:float; Z:float}

let evaluatePoint (point: Point3D) =
match point with
| { X = 0.0; Y = 0.0; Z = 0.0 } -> printfn "Point is at the origin."
| { X = xVal; Y = 0.0; Z = 0.0 } -> printfn "Point is on the x-axis. Value is %f." xVal
| { X = 0.0; Y = yVal; Z = 0.0 } -> printfn "Point is on the y-axis. Value is %f." yVal
| { X = 0.0; Y = 0.0; Z = zVal } -> printfn "Point is on the z-axis. Value is %f." zVal
| { X = xVal; Y = yVal; Z = zVal } -> printfn "Point is at (%f, %f, %f)." xVal yVal zVal
evaluatePoint { X = 0.0; Y = 0.0; Z = 0.0 }
evaluatePoint { X = 100.0; Y = 0.0; Z = 0.0 }
evaluatePoint { X = 10.0; Y = 0.0; Z = -1.0 }

这段代码的输出如下：

Point is at the origin.
Point is on the x-axis. Value is 100.000000.
Point is at(10.000000, 0.000000, -1.000000).

我想到的第一个问题是为什么我们需要记录？使用结构不是更好吗？

为回答这个问题，我从Reddit发表一个引用：

结构是需要一些准则来实现。你不必使他们不可变。不必实现值相等逻辑。不必使他们具有可比性。如果不这样做，你将失去所有的便利，但是编译器不会强制任何的这些约束

记录类型由编译器实现，这意味着你必须满足所有的条件并且不能出现错误。

因此，他们不仅可以节省大量的样板，还可以消除一大堆潜在bugs。

此外，这个功能在F#中已存在十多年，其他语言如（Scala，Kotlin）也有类似概念。

支持构造函数和记录的其他语言示例：F#

typeGreeter(name:string)=memberthis.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}");
}
}

同时，我们使用C#要编写这么长的代码，

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

当这个功能完成后，我们可以将C#代码减少到，

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

更少的代码！我喜欢它！

类型类（Type Classes）

此特性的灵感来自Haskell，她是我喜欢的功能。正如我之前在两年前我的文章中所说，C#将实现更多函数式编程概念，这就是FP概念之一。在函数式编程中，类型类允许你在类型上添加一组操作，但是不能实现它。由于实现是在其他地方完成的，这是一种多态，但是比面向对象编程语言中的经典类更灵活或ad-hoc。

类型类和C#中的接口具有相似的用途，但是它们的工作方式有所不同，在某些情况下，类型类更多的是直接使用，因为它是直接在固定类中工作，而不是继承层次结构的片段中。

此功能最初与“扩展所有内容”特性一起被引入，可以将它们组合在一起，如下面Mads Torgersen示例中所示。

我引用了官方提案中的一些文字：

一般来说，“形状”声明非常类似于接口声明，除了它
几乎可以定义任何类型的长远（包括静态成员）
可以通过扩展实现
只能在某些地方用作类型

Haskell 类型类例子：

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

"Eq"为类名，而==，/=是类中的操作，类型“a”是类型“Eq”的实例

Haskell示例作为通用C#接口，

interface Eq <A>
{
bool Equal(A a, A b);
bool NotEqual(A a, A b);
}

Haskell示例作为C# 9 中的类型类（shape是类型类中一个新的独特关键字）

shape Eq<A>
{
bool Equal(A a, A b);
bool NotEqual(A a, A b);
}

示例显示接口和类型类直接的语法相似

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;
}

使用C# 9 类型类

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;
}

Mads Torgersen 示例

重要信息：shape不是一个类型。相反，shape主要目的是用作通用约束，显示类型参数以具有一个正确的shape。同时允许声明的主体可以使用shape。

原始代码

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

这个声明说如果类型在T上实现了一个+运算符，那么它可以是SGroup，并且是一个零静态属性。

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

添加一个扩展：

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;
}

让我们使用一些证书调用AddAll方法

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

字典文字（Dictionary Literals）

引入更简单的语法类创建初始化Dictionary对象，而无需指定Dictionary类型名称或类型参数。Dictionary的类型参数使用用于数组类型推断的现有规则确定。

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

此提议是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

到目前为止，在C#中不允许在结构声明中使用no-arg构造函数和字段初始值设定项。在C# 9 中，将删除此限制。StackOverflow example

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;
}
}

连接到 StackOverflow Example

来自官提案的引文，

HaloFour 提交于2017年9月6日提案 #099 改提议旨在销售阻止声明默认构造函数的语言限制。CLR已经完全支持具有默认构造函数的结构体，并且C#支持使用它们。它们与常量完全无关，并且由于该特征已经存在于CLR基本且表现不同，因此无法与常量相关。

原生大小的数字类型

为本机引入一组新的本机类型（nint，nuint，nfloat，等）‘n’为原生。计划为新数据类型的设计允许一个C#源文件使用32自然或64位存储，具体取决于主机平台类型和编辑设置。

本机类型取决于操作系统

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.

在xamarin中已存在类似概念。

xamarin 原生类型

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。

今天，用户可以在不安全的环境中创建固定大小的缓冲区。然而，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）。

此功能将使固定大小的缓冲区安全，如下示例所示

可以通过以下方式声明一个安全的固定大小的缓冲区 publicfixedDXGI_RGBGammaCurve[1025];该声明将编译器转化为内部表示，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类型的Uft8String，如 System.UTF8String myUTF8string="Test String";

based(T)

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) // What does this do?
}
}

棘手的部分在于M(short)和M(int)都适用于M(0)，但查找规则也说如果我们在再次派生的接口中找到使用的成员，我们忽略来自较少派生继承接口的成员。结合在查找期间未找到覆盖的规则，在查看I3是，我们发现第一件事是I2.M，这是适用的，这意味着I1.M 不会出现在使用成员列表中。由于我们在上一次会议中得出结论，目标类型中必须存在一个实现，并且I2.M是唯一适用的成员，所写的调用库(I3).M(0)是一个错误，应为I2.M没有在I3中的一个实现

更多信息：