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[转]C#语法特性总结

发布时间 2023-06-09 09:40:14作者: SpringCore

本文原地址：C#语法特性总结

作者：louzi

C# 10已与.NET 6、VS2022一起发布，本文按照.NET的发布顺序，根据微软官方文档整理C#中一些有趣的语法特性。

注：基于不同.NET平台创建的项目，默认支持的C#版本是不一样的。下面介绍的语法特性，会说明引入C#的版本，在使用过程中，需要注意使用C#的版本是否支持对应的特性。C#语言版本控制，可参考官方文档。

匿名函数

匿名函数是C# 2推出的功能，顾名思义，匿名函数只有方法体，没有名称。匿名函数使用delegate创建，可转换为委托。匿名函数不需要指定返回值类型，它会根据return语句自动判断返回值类型。

注：C# 3后推出了lambda表达式，使用lambda可以以更简洁的方式创建匿名函数，应尽量使用lambda来创建匿名函数。与lambda不同的是，使用delegate创建匿名函数可以省略参数列表，可将其转换为具有任何参数列表的委托类型。

// 使用delegate关键字创建，无需指定返回值，可转换为委托，可省略参数列表（与lambda不同）
Func<int, bool> func = delegate { return true; };

自动属性

从C# 3开始，当属性访问器中不需要其它逻辑时，可以使用自动属性，以更简洁的方式声明属性。编译时，编译器会为其创建一个仅可以通过get、set访问器访问的私有、匿名字段。使用VS开发时，可以通过snippet代码片段prop+2次tab快速生成自动属性。

// 属性老写法
private string _name;
public string Name
{
    get { return _name; }
    set { _name = value; }
}

// 自动属性
public string Name { get; set; }

另外，在C# 6以后，可以初始化自动属性：

public string Name { get; set; } = "Louzi";

匿名类型

匿名类型是C# 3后推出的功能，它无需显示定义类型，将一组只读属性封装到单个对象中。编译器会自动推断匿名类型的每个属性的类型，并生成类型名称。从CLR的角度看，匿名类型与其它引用类型没什么区别，匿名类型直接派生自object。如果两个或多个匿名对象指定了顺序、名称、类型相同的属性，编译器会把它们视为相同类型的实例。在创建匿名类型时，如果不指定成员名称，编译器会把用于初始化属性的名称作为属性名称。

匿名类型多用于LINQ查询的select查询表达式。匿名类型使用new与初始化列表创建：

// 使用new与初始化列表创建匿名类型
var person = new { Name = "Louzi", Age = 18 };
Console.WriteLine($"Name: {person.Name}, Age: {person.Age}");

// 用于LINQ
var productQuery =
    from prod in products
    select new { prod.Color, prod.Price };

foreach (var v in productQuery)
{
    Console.WriteLine("Color={0}, Price={1}", v.Color, v.Price);
}

LINQ

C# 3推出了杀手锏功能，查询表达式，即语言集成查询（LINQ）。查询表达式以查询语法表示查询，由一组类似SQL的语法编写的子句组成。

查询表达式必须以from子句开头，必须以select或group子句结尾。在第一个from子句与最后一个select或group子句之间，可以包含：where、orderby、join、let、其它from子句等。

可以为SQL数据库、XML文档、ADO.NET数据集及实现了IEnumerable或IEnumerable接口的集合对象进行LINQ查询。

完整的查询包括创建数据源、定义查询表达式、执行查询。查询表达式变量是存储查询而不是查询结果，只有在循环访问查询变量后，才会执行查询。

可使用查询语法表示的任何查询都可以使用方法表示，建议使用更易读的查询语法。有些查询操作（如 Count 或 Max）没有等效的查询表达式子句，必须使用方法调用。 可以结合使用方法调用和查询语法。

关于LINQ的详细文档，参见微软官方文档

// Data source.
int[] scores = { 90, 71, 82, 93, 75, 82 };

// Query Expression.
IEnumerable<int> scoreQuery = //query variable
    from score in scores //required
    where score > 80 // optional
    orderby score descending // optional
    select score; //must end with select or group

// Execute the query to produce the results
foreach (int testScore in scoreQuery)
{
    Console.WriteLine(testScore);
}

Lambda

C# 3推出了很多强大的功能，如自动属性、扩展方法、隐式类型、LINQ，以及Lambda表达式。

创建Lambda表达式，需要在 => 左侧指定输入参数（空括号指定零个参数，一个参数可以省略括号），右侧指定表达式或语句块（通常两三条语句）。任何Lambda表达式都可以转换为委托类型，表达式Lambda语句还可以转换为表达式树（语句Lambda不可以）。

匿名函数可以省略参数列表，Lambda中不使用的参数可以使用弃元指定（C# 9）。

使用async和await，可以创建包含异步处理的Lambda表达式和语句（C# 5）。

从C# 10开始，当编译器无法推断返回类型时，可以在参数前面指定Lambda表达式的返回类型，此时参数必须加括号。

// Lambda转换为委托
Func<int, int> square = x => x * x;
// Lambda转换为表达式树
System.Linq.Expressions.Expression<Func<int, int>> e = x => x * x;
// 使用弃元指定不使用的参数
Func<int, int, int> constant = (_, _) => 42;
// 异步Lambda
var lambdaAsync = async () => await JustDelayAsync();
Console.WriteLine($"main thread id: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
lambdaAsync();

static async Task JustDelayAsync()
{
    await Task.Delay(1000);
    Console.WriteLine($"JustDelayAsync thread id: {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
}
// 指定返回类型，不指定返回类型会报错
var choose = object (bool b) => b ? 1 : "two";

扩展方法

扩展方法也是C# 3推出的功能，它能够向现有类型添加方法，且无需修改原始类型。扩展方法是一种静态方法，不过是通过实例对象语法进行调用，它的第一个参数指定方法操作的类型，用this修饰。编译器在编译为IL时会转换为静态方法的调用。

如果类型中具有与扩展方法相同名称和签名的方法，则编译器会选择类型中的方法。编译器进行方法调用时，会先在该类型的的实例方法中寻找，找不到再去搜索该类型的扩展方法。

最常见的扩展方法是LINQ，它将查询功能添加到现有的System.Collections.IEnumerable和System.Collections.Generic.IEnumerable类型中。

为struct添加扩展方法时，由于是值传递，只能对struct对象的副本进行更改。从C# 7.2开始，可以为第一个参数添加ref修饰以进行引用传递，这样就可以对struct对象本身进行修改了。

static class MyExtensions
{
    public static void OutputStringExtension(this string s) => Console.WriteLine($"output: {s}");

    public static void OutputPointExtension(this Point p)
    {
        p.X = 10;
        p.Y = 10;
        Console.WriteLine($"output: ({p.X}, {p.Y})");
    }

    public static void OutputPointWithRefExtension(ref this Point p)
    {
        p.X = 20;
        p.Y = 20;
        Console.WriteLine($"output: ({p.X}, {p.Y})");
    }
}

// class扩展方法
"Louzi".OutputStringExtension();

// struct扩展方法
Point p = new Point(5, 5);
p.OutputPointExtension(); // output: (10, 10)
Console.WriteLine($"original point: ({p.X}, {p.Y})");  // output: (5, 5)
p.OutputPointWithRefExtension();  // output: (20, 20)
Console.WriteLine($"original point: ({p.X}, {p.Y})");  // output: (20, 20)

隐式类型（var）

从C# 3开始，在方法范围内可以声明隐式类型变量（var）。隐式类型为强类型，由编译器决定类型。

var常用于调用构造函数创建对象实例时，从C# 9开始，这种场景也可以使用确定类型的new表达式：

// 隐式类型
var s = new List<int>();

// new表达式
List<int> ss = new();

注：当返回匿名类型时，只能使用var。

对象、集合初始化列表

从C# 3开始，可以在单条语句中实例化对象或集合并执行成员分配。

使用对象初始化列表，可以在创建对象时向对象的任何可访问字段或属性分配值，可以指定构造函数参数或忽略参数以及括号。

public class Person
{
    // 自动属性
    public int Age { get; set; }
    public string Name { get; set; }

    public Person() { }

    public Person(string name)
    {
        Name = name;
    }
}

var p1 = new Person { Age = 18, Name = "Louzi" };
var p2 = new Person("Sherilyn") { Age = 18 };

从C# 6开始，对象初始化列表不仅可以初始化可访问字段和属性，还可以设置索引器。

public class MyIntArray
{
    public int CurrentIndex { get; set; }

    public int[] data = new int[3];

    public int this[int index]
    {
        get => data[index];
        set => data[index] = value;
    }
}

var myArray = new MyIntArray { [0] = 1, [1] = 3, [2] = 5, CurrentIndex = 0 };

集合初始化列表可以指定一个或多个初始值：

var persons = new List<Person>
{
    new Person { Age = 18, Name = "Louzi" },
    new Person { Age = 18, Name = "Sherilyn" }
};

内置泛型委托

.NET Framework 3.5/4.0，分别提供了内置的Action和Func泛型委托类型。void返回类型的委托可以使用Action类型，Action的变体最多有16个参数。有返回值类型的委托可以使用Func类型，Func类型的变体最多同样16个参数，返回类型为Func声明中的最后一个类型参数。

Action<int> actionInstance = ActionInstance;
Func<int, string> funcInstance = FuncInstance;

static void ActionInstance(int n) => Console.WriteLine($"input: {n}");

static string FuncInstance(int n) => $"param: {n}";

dynamic

C# 4主要的功能就是引入了dynamic关键字。dynamic类型在变量使用及其成员引用时会绕过编译时类型检查，在运行时再进行解析。这便实现了与动态类型语言（如JavaScript）类似的构造。

dynamic dyn = 1;
Console.WriteLine(dyn.GetType()); // output: System.Int32
dyn = dyn + 3; // 如果dyn是object类型，此句则会报错

命名参数与可选参数

C# 4引入了命名参数和可选参数。命名参数可为形参指定实参，方式是指定匹配的实参与形参，这时无需匹配参数列表中的位置。可选参数通过指定参数默认值，可以省略实参。可选参数需位于参数列表末尾，如果为一系列可选参数中的任意一个提供了实参，则必须为该参数前面的所有可选参数提供实参。

也可以使用OptionalAttribute特性声明可选参数，此时无需为形参提供默认值。

// 命名参数与可选参数
PrintPerson(age: 18, name: "Louzi");

// static void PrintPerson(string name, int age, [Optional, DefaultParameterValue("男")] string sex)
static void PrintPerson(string name, int age, string sex = "男") =>
    Console.WriteLine($"name: {name}, age: {age}, sex: {sex}");

静态导入

C# 6中推出了静态导入功能，使用using static指令导入类型，可以无需指定类型名称即可访问其静态成员和嵌套类型，这样避免了重复输入类型名称导致的晦涩代码。

using static System.Console;

WriteLine("Hello CSharp");

异常筛选器(when)

从C# 6开始，when可用于catch语句中，用来指定为执行特定异常处理程序必须为true的条件表达式，当表达式为false时，则不会执行异常处理。

public static async Task<string> MakeRequest()
{
    var client = new HttpClient();
    var streamTask = client.GetStringAsync("https://localHost:10000");
    try
    {
        var responseText = await streamTask;
        return responseText;
    }
    catch (HttpRequestException e) when (e.Message.Contains("301"))
    {
        return "Site Moved";
    }
    catch (HttpRequestException e) when (e.Message.Contains("404"))
    {
        return "Page Not Found";
    }
    catch (HttpRequestException e)
    {
        return e.Message;
    }
}