C# 7特性預覽

　　在過去一年間，我們為讀者展示了多個已考慮加入C# 7中的特性。在最近發布的 Visual Studio 15 預覽版中，微軟決定為用戶展現這些特性，使其成為C# 7 最終發布的一部分。

　　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。由於元組類型是一個引用類型，因此在一些對於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，因此幾乎沒有產生多線程問題的風險。

　　你可以通過以下語法創建一個元組：

var result = (5, 20);

　　你也可以選擇對元組中的值進行命名，這一點並不是必須的，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，要在一個函數中返回兩個值始終是一件麻煩事。你只能選擇將結果封裝成某種結構，或是使用輸出參數。與許多函數式編程語言一樣，C#選擇了第一種方式為你提供這一特性：

(int, int) Tally (IEnumerable<int> list)

　　可以看到，在這裡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果進行命名：

(int Count, int Sum) Tally (IEnumerable<int> list)

　　我們在此需要強調一點：C#並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，我們現在還不具備多賦值語法，如果這種語法最終實現，那麼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之外，多返回值的實用性還體現在異步代碼的編寫上，因為在 async 函數中是不允許使用 out 參數的。

　　模式匹配：改進的 Switch 語法塊

　　VB 與函數式程序員對於 C# 抱怨得最多的一點就是 C# 中的 switch 語句功能十分有限。VB 開發者希望能夠進行范圍匹配，而習慣了F#或 Haskell 的開發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，你可以創建一個變量以保存轉型的結果。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:

　　如果該對象是數值類型，則變量x將得以賦值。否則的話，程序將按從上至下的順序檢查下一個 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，則x代碼塊將被執行。如果對象是 0 或負整數，而y代碼塊將被執行。

　　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於分解，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：

1. 它創建了一個本地變量s，將其賦值為((Professor) person) .Subject。
2. 它執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

　　在最終發布中，我們預計能夠同時看到對 switch 語句塊的這兩種改進。

　　引用返回

　　對於大數據結構進行引用傳遞比起值傳遞要快得多，因為後者需要對整個結構進行拷貝。與之類似，返回一個大數據結構的引用一樣能夠提升速度。

　　在類似於C這樣的語言中，可以通過指針返回某個結構的引用。這種方式會帶來一個常見的問題，即指針所指向的內存可能會因為某種原因而已經被回收了。

　　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則的指針。最重要的一條規則是，你不能夠返回某個本地變量的引用。如果你嘗試這樣做，那麼該變量所引用的棧信息在函數返回時就已經變得不可訪問了。

　　在微軟的展示代碼中，它所返回的引用指向一個數組中的某個結構。由於它實質上是指向數組中某個元素的指針，因此隨後可以對數組本身進行修改。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，在大多數應用中都無需使用這一特性。

　　二進制字面值（Binary Literals）

　　此次發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置基於 flag 的枚舉，以及創建位掩碼（bitmask），以用於與C風格語言的互操作。

　　本地函數

　　本地函數是指在另一個函數中所定義的函數。第一眼看來，本地函數似乎只是比匿名函數稍好的一種語法。但它實際上還存在幾個優點：

• 首先，你無需為其分配一個委托以保存該函數。這不僅減少了內存壓力，同時還允許編譯器對該函數進行內聯操作。
• 其次，在創建閉包時，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。

　　按照第二條規則推算，你將無法創建一個指向本地函數的委托。這一點對於代碼的組織其實是一個優點，因為你無需創建獨立的函數，並且將現有函數的狀態作為顯式的參數進行傳遞。

　　部分類的改進

　　最後演示的特性是一種處理部分類的新方式。在過去，部分類的應用是基於代碼生成優先的概念而出現的。所生成的代碼將包含一系列部分方法，開發者可以選擇實現這些方法，以調整類的行為。

　　通過新的“replace”語法，開發者就多了一種新選擇，能夠以最直接的方式編寫代碼，隨後再引入代碼生成器，並重寫這些方法。以下將通過一個簡單的示例表現開發者的代碼編寫方式：

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者經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於屬性變更通知，但這一技術還可用於各種“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#”。

　　英文原文：C# 7 Features Previewed