前言

如今 C# 雖然發(fā)展到了 8.0 版本，引入了諸多的函數(shù)式特性，但其實在 C# 未來的規(guī)劃當中，還有很多足以大規(guī)模影響現(xiàn)有 C# 代碼結(jié)構(gòu)和組成的特性，本文中將會對就重要的特性進行介紹，并用代碼示例展示這些特性。

以下特性將會在 C# 9.0、10.0 或者更高版本提供。

Records

Records 是一種全新的簡化的 C#?class?和?struct?的形式。

現(xiàn)在當我們需要聲明一個類型用來保存數(shù)據(jù)，并且支持數(shù)據(jù)的解構(gòu)的話，需要像如下一樣寫出大量的樣板代碼：

Copyclass Point : IEquatable<Point> {public readonly double X;public readonly double Y;public Point(double X, double Y){this.X = X;this.Y = Y;}public static bool operator==(Point left, Point right) { ... }public bool Equals(Point other) { ... }public override bool Equals(object other) { ... }public override int GetHashCode() { ... }public void Deconstruct(out double x, out double y) { ... } }

十分復(fù)雜。引入 Records 之后，上面的樣板代碼只需簡化成一句話：

Copydata class Point(double X, double Y);

并且 Records 支持數(shù)據(jù)的變換、解構(gòu)和模式匹配：

Copyvar pointA = new Point(3, 5); var pointB = pointA with { Y = 7 }; var pointC = new Point(3, 7);// 當 Y = 5 時為 X，否則為 Y var result = pointB switch {(var first, 5) => first,(_, var second) => second };// true Console.WriteLine(pointB == pointC);

當然，record?是?immutable?的，并且是可以合并（繼承）的，也可以標記為?sealed?或者?abstract：

Copysealed data class Point3D(double X, double Y, double Z) : Point(X, Y);

上面的這種?record?聲明方式是基于位置聲明的，即?Point(first, second)，fisrt?所代表的第一個位置將成為?X，second?所代表的第二個位置將成為?Y。

還有一種聲明方式是基于名稱的：

Copydata class Point { double X; double Y }; var point = new Point { X = 5, Y = 6 };

Discriminated Unions

Discriminated unions 又叫做 enum class，這是一種全新的類型聲明方式，顧名思義，是類型的 “枚舉”。

例如，我們需要定義形狀，形狀有矩形、三角形和圓形，以前我們需要先編寫一個?Shape?類，然后再創(chuàng)建?Rectangle、Triangle?和?Circle?類繼承?Shape?類，現(xiàn)在只需要幾行就能完成，并且支持模式匹配和解構(gòu)：

Copyenum class Shape {Retangle(double Width, double Height);Triangle(double Bottom, double Height);Circle(double Radius);Nothing; }

然后我們就可以使用啦：

Copyvar circle = new Circle(5); var rec = new Rectangle(3, 4);if (rec is Retangle(_, 4)) {Console.WriteLine("這不是我想要的矩形"); }var height = GetHeight(rec);double GetHeight(Shape shape)=> shape switch{Retangle(_, height) => height,Triangle(_, height) => height,_ => throw new NotSupportedException()};

利用此特性，我們可以輕而易舉的實現(xiàn)支持模式匹配的、type sound 的可空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

Copyenum class Option<T> {Some(T value);None; }var x = Some(5); // Option<never> var y = None;void Foo(Option<T> value) {var bar = value switch{Some(var x) => x,None => throw new NullReferenceException()}; }

Union and Interp Types

當我們想要表示一個對象是兩種類型其一時，將可以使用聯(lián)合類型來表達：

Copypublic type SignedNumber = short | int | long | float | double | decimal; public type ResultModel<T> = DataModel<T> | ErrorModel;

這在 Web API 中非常有用，當我們的接口可能返回錯誤的時候，我們不再需要將我們的數(shù)據(jù)用以下方式包含在一個統(tǒng)一的模式中：

Copypublic class ResultModel<T> {public string Message { get; set; }public int Code { get; set; }public T Data { get; set; } }

我們將能夠做到，不依賴異常等流程處理的方式做到錯誤時返回錯誤信息，請求正常處理時返回真實所需的數(shù)據(jù)：

Copypublic async ValueTask<DataModel | ErrorModel> SomeApi() {if (...) return new DataModel(...);return new ErrorModel(...); }

還有和類型，用來表示多個類型之和，我們此前在設(shè)計接口時，如果需要一個類型實現(xiàn)了多個接口，則需要定義一個新接口去實現(xiàn)之前的接口：

Copyinterface IA { ... } interface IB { ... } interface IAB : IA, IB { }void Foo(IAB obj) { ... }

有了和類型之后，樣板代碼?IAB?將不再需要：

Copyvoid Foo(IA & IB obj) { ... }

或者我們也可以這樣聲明新的類型：

Copytype IAB = IA & IB;

Bottom Type

Bottom type 是一種特殊的類型?never，never?類型是任何類型的子類，因此不存在該類型的子類。一個?never?類型的什么都不表示。

Union types 帶來一個問題，就是我們有時候需要表達這個東西什么都不是，那么?never?將是一個非常合適的選擇：

Copytype Foo = Bar | Baz | never;

另外，never?還有一個重要的用途：控制代碼流程，一個返回?never?的函數(shù)將結(jié)束調(diào)用者的邏輯，即這個函數(shù)不會返回：

Copyvoid | never Foo(int x) {if (x > 5) return;return never; }void Main() {Foo(6);Console.WriteLine(1);Foo(4);Console.WriteLine(2); }

上述代碼將只會輸出 1。

Concepts

Concepts 又叫做 type classes、traits，這個特性做到可以在不修改原有類型的基礎(chǔ)上，為類型實現(xiàn)接口。

首先我們定義一個?concept：

Copyconcept Monoid<T> {// 加函數(shù)T Append(this T x, T y);// 零屬性static T Zero { get; } }

然后我們可以為這個?concept?創(chuàng)建類型類的實例：

Copyinstance IntMonoid : Monoid<int> {int Append(this int x, int y) => x + y;static int Zero => 0; }

這樣我們就為?int?類型實現(xiàn)了?Monoid<int>?接口。

當我們想實現(xiàn)一個函數(shù)用來將一個?int?數(shù)組中的所有元素求和時，只需要：

Copypublic T Sum<T, inferred M>(T[] array) where M : Monoid<T> {T acc = M.Zero;foreach (var i in array) acc = acc.Append(i);return acc; }

注意到，類型?M?會根據(jù)?T?進行自動推導(dǎo)得到?Monoid<int>。

這樣我們就能做到在不需要修改?int?的定義的情況下為其實現(xiàn)接口。

Higher Kinded Polymorphism

Higher kinded polymorphism，又叫做 templated template，或者 generics on generics，這是一種高階的多態(tài)。

舉個例子，比如當我們需要表達一個類型是一個一階泛型類型，且是實現(xiàn)了?ICollection<>?的容器之一時，我們可以寫：

Copyvoid Foo<T>() where T : <>, ICollection<>, new();

有了這個特性我們可以輕而易舉的實現(xiàn)?monads。

例如我們想要做一個將?IEnumerable<>?中所有元素變成某種集合類型的時候，例如?ToList()?等，我們就不需要顯式地實現(xiàn)每一種需要的類型的情況（例如?List<>）：List<T> ToList(this IEnumerable<T> src)了。

我們只需要這么寫：

CopyT<X> To<T, X>(this IEnumerable<X> xs) where T : <>, ICollection<>, new() {var result = new T<X>();foreach (var x in xs) result.Add(x);return result; }

當我們想要把一個?IEnumerable<int> x?轉(zhuǎn)換成?List<int>?時，我們只需簡單的調(diào)用：x.To<List<>>()?即可。

Simple Programs

該特性允許編寫 C# 代碼時，無需?Main?函數(shù)，直接像寫腳本一樣直接在文件中編寫邏輯代碼，以此簡化編寫少量代碼時卻需要書寫大量樣板代碼的問題：

以前寫代碼：

Copynamespace Foo {class Bar{static async Task Main(string[] args){await Task.Delay(1000);Console.WriteLine("Hello world!");}} }

現(xiàn)在寫代碼：

Copyawait Task.Delay(1000); Console.WriteLine("Hello world!");

Expression Blocks

該特性允許創(chuàng)建表達式塊：

CopyFunc<int, int, bool> greaterThan = (a, b) => if (a > b) a else b;// true greaterThan(5, 4);

因此有了以上特性，我們可以利用表達式實現(xiàn)更加復(fù)雜的東西。

后記

以上特性都是對代碼布局和組成影響非常大的特性，并且不少特性幾年前就已經(jīng)被官方實現(xiàn)，但是因為存在尚未討論解決的問題，遲遲沒有發(fā)布進產(chǎn)品。

除此之外，還有幾十個用于改進語言和方便用戶使用等等的小特性也在未來的規(guī)劃當中，此處不進行介紹。

未來的 C# 和今天的 C# 區(qū)別是很大的，作為一門多范式語言，C# 正在朝遠離 Pure OOP 的方向漸行漸遠，期待這門語言變得越來越好。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的从未来看 C#的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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