C# 9.0 新特性

譯者：碼農阿宇

連結：https://www.cnblogs.com/CoderAyu/p/11000386.html

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

CandidateFeaturesForCSharp9

看到標題,是不是認為我把標題寫錯了?是的,C# 8.0還未正式釋出,在官網它的最新版本還是Preview 5,通往C＃9的漫長道路卻已經開始.前寫天收到了活躍在C#一線的BASSAM ALUGILI給我分享C# 9.0新特性,我在他文章的基礎上進行翻譯,希望能對大家有所幫助.

這是世界上第一篇關於C＃9候選功能的文章。閱讀完本文後，你將會為未來可能遇到的C＃ 9.0新特性做好更充分的準備。

這篇文章基於，C# 9.0候選新特性

https://github.com/dotnet/csharplang/milestone/15

原生大小的數字型別

這次引入一組新型別（nint，nuint，nfloat等）’n’表示native(原生),該特性允許宣告一個32位或64位的資料型別,這取決於作業系統的平臺型別。

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中已存在類似的概念，

• xamarin原生型別

https://docs.microsoft.com/en-us/xamarin/cross-platform/macios/native-types-cross-platform

Records and Pattern-based With-Expression

這個功能我等待了很長時間,Records是一種輕量級的不可變型別,它可以是方法,屬性,運運算元等,它允許我們進行結構的比較, 此外,預設情況下,Records屬性是隻讀的。

Records可以是值型別或取用型別。

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);  
  }  
}

這些程式碼會被編譯器轉化如下形式.

public class Point3D    
{    
private readonly double k__BackingField;    
private readonly double k__BackingField;    
private readonly double k__BackingField;    
public double X {get {return k__BackingField;}}    
public double Y{get{return k__BackingField;}}    
public double Z{get{return k__BackingField;}}    
public Point3D(double X, double Y, double Z)    
{    
 k__BackingField = X;    
 k__BackingField = Y;    
 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迎合了基於運算式形式程式設計的特性,使得我們可以這樣使用它.

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

這樣我們建立的新Point（new Point3D）就像現有的一個（point3D）一樣並把X的值更改為42。

這個特性於基於pattern matching也非常有效,我會在我的下一篇文章中介紹這一點.

那麼我們為什麼要使用Records而不是用結構體呢?為了回答這些問題，我取用了了Reddit的一句話：

“結構體是你必須要有一些約定來實現的東西。你不必手動地去讓它只讀,你也不用去實現他們的比較邏輯,但如果你不這樣做,那你就失去了使用結構體的意義，編譯器不會強制執行這些約束”。

Records型別由是編譯器實現，這意味著您必須滿足所有這些條件並且不能錯誤, 因此，它們不僅可以減少重覆程式碼，還可以消除一大堆潛在的錯誤。

此外，這個功能在F＃中存在了十多年，其他語言如（Scala，Kotlin）也有類似的概念。

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}");    
 }    
}

在沒有Records之前,我們要實現類似的功能,C#程式碼要這麼寫

C#

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

有了Records之後，我們可以將C＃程式碼大大地減少了，

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

Less code! = I love it!

Type Classes

此功能的靈感來自Haskell，它是我最喜歡的功能之一。正如我兩年前在我文章中所說，C＃將實現更多的函式式編(FP)程概念，Type Classes就是FP概念之一。在函式式程式設計中，Type Classes允許您在型別上新增一組操作，但不實現它。由於實現是在其他地方完成的，這是一種多型，它比面向物件程式語言中的class更靈活。

Type Classes和C＃介面具有相似的用途，但它們的工作方式有所不同，在某些情況下，由於處理固定型別而不是繼承層次結構，因此Type Classes更易於使用。

此這特性最初與“extending everything”功能一起引入，您可以將它們組合在一起，如Mads Torgersen給出的例子所示。

我取用了官方提案中的一些結論：

“一般來說，”shape“（shape是Type Classes的一個新的關鍵字）宣告非常類似於介面宣告，除了以下情況，

• 它可以定義任何型別的成員（包括靜態成員）

• 可以透過擴充套件實現

• 只能在指定的地方當作一種型別使用(作用域)“

Haskell中 Type Classes示例。

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

“Eq”是類名，而==，/ =是類中的操作。型別“a”是類“Eq”的實體。

如果我們將上述例子用C#介面實現將會是這樣.

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;    
}

如果我們用Type Classes實現C# 功能會是這樣

shape Num    
{    
 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;    
}

透過上面例子,可以看到介面和shape的語法類似 ,那我們再來看看Mads Torgersen給出的例子

Note：shape不是一種型別。相反，shape的主要目的是用作通用約束，限制型別引數以具有正確的形狀，同時允許通用宣告的主體使用該形狀，

原始來源：https://github.com/dotnet/csharplang/issues/164

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

這個宣告說如果一個型別在T上實現了一個+運運算元並且具有0靜態屬性，那麼它可以是一個SGroup 。

給int新增靜態成員Zero

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

定義一個AddAll方法

public static AddAll(T[] ts) where T: SGroup // 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;    
}

讓我們用一些整數呼叫AddAll方法，

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

這就是Type class 的妙處,慢慢消化感受一下??

Dictionary Literals

引入更簡單的語法來建立初始化的Dictionary 物件，而無需指定Dictionary型別名稱或型別引數。使用用於陣列型別推斷的現有規則推斷字典的型別引數。

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

// C# 9    
var x = ["foo":4, "bar": 5];

該特性使C＃中的字典工作更簡單，並刪除冗餘程式碼。此外，值得一提的是，在F＃和Swift等其他程式語言中也使用了類似的字典語法。

Params Span 

允許params語法使用Span 這個幫助來實現沒有任何堆分配的params引數傳遞。此功能可以使params方法的使用更加高效。

新的語法如下，

void Foo(params Span<int> values);

struct允許使用無參建構式

到目前為止，在C＃中不允許在結構體宣告中使用無參建構式,在C＃9中，將刪除此限制。

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;    
 }    
}

連結到StackOverflow示例：https://stackoverflow.com/questions/333829/why-cant-i-define-a-default-constructor-for-a-struct-in-net

其實CLR已經允許值型別資料具有無參建構式,只是C# 對這個功能進行了限制,在C# 9.0中可能會消除這種限制.

固定大小的緩衝區

這些提供了一種通用且安全的機制，用於向C＃語言宣告固定大小的緩衝區。

目前,使用者可以在不安全的環境中建立固定大小的緩衝區。但是，這需要使用者處理指標，手動執行邊界檢查，並且只支援一組有限的型別（bool，byte，char，short，int，long，sbyte，ushort，uint，ulong，float和double）。該特性引入後將使固定大小的緩衝區變得安全安全，如下例所示。

可以透過以下方式宣告一個安全的固定大小的緩衝區，

public fixed DXGI_RGB GammaCurve[1025];

該宣告將由編譯器轉換為內部表示，類似於以下內容，

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

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

Uft8字串文字

它是關於定義一種新的字串型別UTF8String，它將是，

System.UTF8String myUTF8string ="Test String";

Base(T)

此功能用於解決預設介面方法中的改寫衝突問題:

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?
    }
}

更多資訊

https://github.com/dotnet/csharplang/issues/2337

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

摘要

您已經閱讀了第一個C＃9候選特性。正如您所看到的，許多新功能受到其他程式語言或程式設計範例的啟發，而不是自我創新，這些特性大部分在在社群中得到了廣泛認可,所以引入C# 後應該也會給大家帶來不錯的體驗.