C#7特性預(yù)覽
在過去一年間，我們?yōu)樽x者展示了多個已考慮加入C# 7中的特性。在最近發(fā)布的 Visual Studio 15 預(yù)覽版中，微軟決定為用戶展現(xiàn)這些特性，使其成為C# 7 最終發(fā)布的一部分。
元組值類型
.NET 提供了一個元組（Tuple）類型，但具體在 C# 中使用時卻存在著各種各樣的問題。由于元組類型是一個引用類型，因此在一些對于性能相當敏感的代碼中，你很可能會避免因使用它而造成 GC 的開銷。同時，元組類型是不可變的，雖然這使跨線程共享變得更安全，但也意味著每次進行變更都必須分配一個新的對象。
為了應(yīng)對這一問題，C# 7 將提供一個值類型的元組。這是一個可變類型，對那些重視性能的代碼來說，這種方式將更為高效。同時，作為值類型，它在每次進行分配時都會生成一個拷貝，因此幾乎沒有產(chǎn)生多線程問題的風險。
你可以通過以下語法創(chuàng)建一個元組：
- var result = (5, 20);
你也可以選擇對元組中的值進行命名，這一點并不是必須的，只是讓代碼具有更好的可讀性。
- var result = (count: 5, sum: 20);
你可能會想，“很棒的特性，但我自己也能寫得出來”。但下一個特性才是重頭戲。
多返回值
在類C風格的語言中，要在一個函數(shù)中返回兩個值始終是一件麻煩事。你只能選擇將結(jié)果封裝成某種結(jié)構(gòu)，或是使用輸出參數(shù)。與許多函數(shù)式編程語言一樣，C#選擇了***種方式為你提供這一特性：
- (int, int) Tally (IEnumerable<int> list)
可以看到，在這里使用泛用的元組有一個基本問題：我們將無從得知每個字段的作用。因此，C#選擇通過一個編譯器花招對結(jié)果進行命名：
- (int Count, int Sum) Tally (IEnumerable<int> list)
我們在此需要強調(diào)一點：C#并沒有生成一個新的匿名類型，你所獲得的仍舊是一個元組，但編譯器將假設(shè)它的屬性為 Count 和 Sum，而不是 Item1 和 Item2。所以，以下代碼行的作用都是等價的：
- var result = Tally (list);
- Console.WriteLine (result.Item1);
- Console.WriteLine (result.Count);
請注意一點，我們現(xiàn)在還不具備多賦值語法，如果這種語法最終實現(xiàn)，那么它的用法可能是這樣的：
- (count, sum) = Tally (list);
除了提供簡單的功能性函數(shù)之外，多返回值的實用性還體現(xiàn)在異步代碼的編寫上，因為在 async 函數(shù)中是不允許使用 out 參數(shù)的。
模式匹配：改進的 Switch 語法塊
VB 與函數(shù)式程序員對于 C# 抱怨得最多的一點就是 C# 中的 switch 語句功能十分有限。VB 開發(fā)者希望能夠進行范圍匹配，而習(xí)慣了F#或 Haskell 的開發(fā)者則希望能夠使用分解式的模式匹配。C#打算同時提供這兩種特性。
在對類型進行模式匹配時，你可以創(chuàng)建一個變量以保存轉(zhuǎn)型的結(jié)果。舉例來說，在對一個 System.Object 使用 switch 語句時，你可以編寫以下代碼：
- case int x:
如果該對象是數(shù)值類型，則變量x將得以賦值。否則的話，程序?qū)磸纳现料碌捻樞驒z查下一個 case 語句塊。如果你想更具體地進行匹配，還可以使用范圍檢查：
- case int x when x > 0:
- case int y:
在這個示例中，如果該對象是正整數(shù)，則x代碼塊將被執(zhí)行。如果對象是 0 或負整數(shù)，而y代碼塊將被執(zhí)行。
如果需要檢查 null 值，則只需使用以下語法：
- case null;
模式匹配：分解
目前為止，我們僅僅展示了某種對 VB 中已有的特性所做的增量式改進，而模式匹配真正的強大之處在于分解，它可以將某個對象完全拆開，考慮一下以下語法：
- if (person is Professor {Subject is var s, FirstName is "Scott"})
這段代碼完成了兩件事：
- 它創(chuàng)建了一個本地變量s，將其賦值為((Professor) person) .Subject。
- 它執(zhí)行了一次相等性檢查 ((Professor) person) .FirstName == "Scott"。
如果將其用C# 6 代碼改寫則是這樣：
- var temp = person as Professor;
- if (temp != null && temp.FirstName == "Scott")
- {
- var s = temp.Subject
在最終發(fā)布中，我們預(yù)計能夠同時看到對 switch 語句塊的這兩種改進。
引用返回
對于大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行引用傳遞比起值傳遞要快得多，因為后者需要對整個結(jié)構(gòu)進行拷貝。與之類似，返回一個大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的引用一樣能夠提升速度。
在類似于C這樣的語言中，可以通過指針返回某個結(jié)構(gòu)的引用。這種方式會帶來一個常見的問題，即指針所指向的內(nèi)存可能會因為某種原因而已經(jīng)被回收了。
C#通過使用引用的方式回避這一問題，引用本身是一個附加了規(guī)則的指針。最重要的一條規(guī)則是，你不能夠返回某個本地變量的引用。如果你嘗試這樣做，那么該變量所引用的棧信息在函數(shù)返回時就已經(jīng)變得不可訪問了。
在微軟的展示代碼中，它所返回的引用指向一個數(shù)組中的某個結(jié)構(gòu)。由于它實質(zhì)上是指向數(shù)組中某個元素的指針，因此隨后可以對數(shù)組本身進行修改。舉例來說：
- var x = ref FirstElement (myArray)
- x = 5; //MyArray[0] now equals 5
這一語法的用例是對性能高度敏感的代碼，在大多數(shù)應(yīng)用中都無需使用這一特性。
二進制字面值（Binary Literals）
此次發(fā)布還引入了一個小特性，即二進制字面值。這一語法只是一個簡單的前綴而已，例如 5 可以表示為“0b0101”。這一特性的主要用例是設(shè)置基于 flag 的枚舉，以及創(chuàng)建位掩碼（bitmask），以用于與C風格語言的互操作。
本地函數(shù)
本地函數(shù)是指在另一個函數(shù)中所定義的函數(shù)。***眼看來，本地函數(shù)似乎只是比匿名函數(shù)稍好的一種語法。但它實際上還存在幾個優(yōu)點：
- 首先，你無需為其分配一個委托以保存該函數(shù)。這不僅減少了內(nèi)存壓力，同時還允許編譯器對該函數(shù)進行內(nèi)聯(lián)操作。
- 其次，在創(chuàng)建閉包時，也無需為其分配一個對象，因為它能夠直接訪問本地變量。這一點同樣能夠改善性能，因為它也減少了 GC 的壓力。
按照第二條規(guī)則推算，你將無法創(chuàng)建一個指向本地函數(shù)的委托。這一點對于代碼的組織其實是一個優(yōu)點，因為你無需創(chuàng)建獨立的函數(shù)，并且將現(xiàn)有函數(shù)的狀態(tài)作為顯式的參數(shù)進行傳遞。
部分類的改進
***演示的特性是一種處理部分類的新方式。在過去，部分類的應(yīng)用是基于代碼生成優(yōu)先的概念而出現(xiàn)的。所生成的代碼將包含一系列部分方法，開發(fā)者可以選擇實現(xiàn)這些方法，以調(diào)整類的行為。
通過新的“replace”語法，開發(fā)者就多了一種新選擇，能夠以最直接的方式編寫代碼，隨后再引入代碼生成器，并重寫這些方法。以下將通過一個簡單的示例表現(xiàn)開發(fā)者的代碼編寫方式：
- public string FirstName {get; set;}
簡單又清晰，但完全不符合 XAML 風格應(yīng)用的寫法。因此，代碼生成器將生成如下代碼：
- 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);
- }
通過“replace”關(guān)鍵字，所生成的代碼將直接替換手寫的代碼，添加所缺失的功能。在這個示例中，我們甚至還能夠處理一些開發(fā)者經(jīng)常會忽略的麻煩的部分，例如對 EventArgs 對象進行緩存。
雖然這個官方示例僅用于屬性變更通知，但這一技術(shù)還可用于各種“面向切面編程（AOP）”的場景，例如在代碼中注入日志記錄、安全檢查、參數(shù)校驗以及其他各種繁瑣的樣板式代碼。
如果讀者想實際了解一下這些特性，可以觀賞 Channel 9 中的視頻“The Future of C#”。
