從 C# 1.0 到 C# 9.0，歷代 C# 語言特性一覽

C# 版本歷史記錄

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C# 版本特性說明

現在是 2021 年，相信 C# 7.0 以前的版本大家都應該沒有什麼問題，因爲像博主這樣的 90 後“中年”男人，接觸的都是這個版本的 C#。所以，在這裏我們主要講解大家C# 7.0、8.0 以及 9.0 的語法特性。考慮到文章篇幅有限，這裏選取的都是博主個人比較喜歡的語法特性，如果這裏沒有你喜歡的特性，請參考文章末尾的參考鏈接。如果這裏的特性你都不喜歡，請你馬上關掉這個網頁，願這個世界：Love & Peace。可能你會感覺到我說話變得小心翼翼起來，因爲這個世界上有種叫做“槓精”的生物，當它從我的隻言片語裏讀出那些挫敗感的時候，終於有了嘲笑我們這批步入30歲行列的90後的底氣，沒錯，我在最近的博客評論中被讀者“嘲諷”了，讓暴風雨來得更猛烈一些吧！

C# 7.0

在 C# 7.0 中，我個人比較喜歡的特性主要有以下幾個：元組和棄元、更多的 expression-bodied 成員、out 變量、異步 Main 方法、模式匹配 和 引發表達式。

元組和棄元

這個概念乍聽起來可能會有一點陌生，其實，按我的理解，這就是增強的元組語法，終於可以擺脫Item1、Item2…啦：

 //示例1
(string Alpha, string Beta) namedLetters = ("a", "b");
Console.WriteLine($"{namedLetters.Alpha}, {namedLetters.Beta}");
 //示例2
var alphabetStart = (Alpha: "a", Beta: "b");
Console.WriteLine($"{alphabetStart.Alpha}, {alphabetStart.Beta}");
//示例3
int count = 5;
string label = "Colors used in the map";
var pair = (count, label);
Console.WriteLine(pair);

有一段時間，前端同事總和我吹噓 ES6 裏面的解構多麼多麼好用！對此，我想說，C# 一樣可以解構，假設我們現在有下面的一個方法：

static (string, double, double) GetLocation() 
 {
   
   
    var city = "西安市";
    var lat = 33.42d;
    var lon = 107.40d;
    return (city, lon, lat);
}

這就是簡化後的元組的用法，如果是以前，我們還需要返回一個Tuple<string, double, double>。此時，如果我們需要解析城市名稱及其經緯度，可以這樣做：

//示例4
(string city, double lon, double lat) = GetLocation();
Console.WriteLine($"{city},({lon},{lat})");

OK，那麼什麼又是棄元呢？繼續以上面的代碼爲例，如果我不關心經緯度，只需要城市名稱又該怎麼辦呢？人家的方法返回的是一個3元的結果，而我們只需要其中的1元，此時，就有了所謂棄元的概念：

(string city, _, _) = GetLocation();
Console.WriteLine($"{city}");

在 C# 中可以使用下劃線_來表示要捨棄的元，是爲棄元，怎麼樣？你學會了嗎？

更多的 expression-bodied 成員

這部分同樣是經過強化的 Lambda 表達式，之前我們可以在成員函數和 只讀屬性上使用 Lambda 表達式，而現在，我們可以將其運用在構造函數、終結器以及 get和set訪問器：

// Expression-bodied constructor
public ExpressionMembersExample(string label) => this.Label = label;

// Expression-bodied finalizer
~ExpressionMembersExample() => Console.Error.WriteLine("Finalized!");

private string label;

// Expression-bodied get / set accessors.
public string Label
{
   
   
    get => label;
    set => this.label = value ?? "Default label";
}

out變量

個人認爲，這是一個非常不錯的改進，終於不用再單獨聲明out變量啦：

if (int.TryParse(input, out int result))
    Console.WriteLine(result);
else
    Console.WriteLine("Could not parse input");

異步 Main 方法

顧名思義，Main 方法現在可以支持 async 關鍵字啦：

static async Task<int> Main()
{
    // This could also be replaced with the body
    // DoAsyncWork, including its await expressions:
    return await DoAsyncWork();
}

在沒有返回值的情況下，可以考慮返回Task:

static async Task Main()
{
    await SomeAsyncMethod();
}

模式匹配

主要是針對 is 和 switch 語句提供了增強的語法。在這裏，對於前者來說，我們可以將判斷和賦值兩個步驟合二爲一：

public static double ComputeAreaModernIs(object shape)
{
   
   
    if (shape is Square s)
        return s.Side * s.Side;
    else if (shape is Circle c)
        return c.Radius * c.Radius * Math.PI;
    else if (shape is Rectangle r)
        return r.Height * r.Length;
    // elided
    throw new ArgumentException(
        message: "shape is not a recognized shape",
        paramName: nameof(shape));
}

而對於後者來說，主要打破了傳統 switch 語句的常量模式：

public static double ComputeArea_Version3(object shape)
{
   
   
    switch (shape)
    {
   
   
        case Square s when s.Side == 0:
        case Circle c when c.Radius == 0:
            return 0;

        case Square s:
            return s.Side * s.Side;
        case Circle c:
            return c.Radius * c.Radius * Math.PI;
        default:
            throw new ArgumentException(
                message: "shape is not a recognized shape",
                paramName: nameof(shape));
    }
}

引發表達式

這個主要是針對 throw 關鍵字的增強，當我看到微軟的文檔的時候，我突然意識到，這個語法其實我用了很久啦！

//場景A：條件運算符
string arg = args.Length >= 1 ? args[0] :
    throw new ArgumentException("You must supply an argument");
//場景B：Null合併運算符
public string Name
{
   
   
    get => name;
    set => name = value ??
        throw new ArgumentNullException(
          paramName: nameof(value), 
          message: "Name cannot be null");
}
//場景C：Lambda表達式
DateTime ToDateTime(IFormatProvider provider) =>
    throw new InvalidCastException("Conversion to a DateTime is not supported.");

以上，就是 C# 7.0 中我個人比較喜歡的語法特性。需要了解所有 C# 7.0 語法特性的小夥伴們，則可以參考這裏：C# 7.0 - C# 7.3 中的新增功能。

C# 8.0

在 C# 8.0 中，我個人比較喜歡的特性主要有以下幾個：默認接口方法、異步流、索引和範圍。

默認接口方法

關於這個，我覺得有點多此一舉，如果一定要有一個默認行爲，那你用繼承來實現不就好啦，接口本來就是用來實現的啊摔！

public class ChineseSayHello : ISayHello
{
   
   
    public string Who {
   
    get; set; }
}

public interface ISayHello
{
   
   
    private const string DefaultPersopn = "Anumouse";
    string Who {
   
    get; set; }
    void SayHello()
    {
   
   
        Who = DefaultPersopn;
         Console.WriteLine($"Hello, {Who}");
    }
 }

在上面這個例子裏，ChineseSayHello沒有實現SayHello()方法不影響編譯，因爲ISayHello有默認實現，可正因爲如此，SayHello()方法屬於ISayHello，不屬於ChineseSayHello：

//正確，可以編譯
var sayHello = new ChineseSayHello() as ISayHello;
sayHello.SayHello();
//錯誤，無法編譯
 var sayHello = new ChineseSayHello();
sayHello.SayHello();

異步流

該特性可以看作是IEnumerable<T>的一個延伸，即IAsyncEnumerable<T>，主要有下面三個屬性：

• 它是用 async 修飾符聲明的。
• 它將返回 IAsyncEnumerable。
• 該方法包含用於在異步流中返回連續元素的 yield return 語句。

下面是一個來自微軟官方的基本示例：

//生成異步流
public static async System.Collections.Generic.IAsyncEnumerable<int> GenerateSequence()
{
   
   
    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
   
   
        await Task.Delay(100);
        yield return i;
    }
}
//枚舉異步流
await foreach (var number in GenerateSequence())
{
   
   
    Console.WriteLine(number);
}

和異步流相關的一個概念是：異步可釋放，即 System.IAsyncDisposable，這個可以參考：實現 DisposeAsync 方法。

索引和範圍

關於這個，我們換一種說法，可能大家就能接受啦！是什麼呢？答案是：切片。切片語法博主經常在 Python 中使用，想不到有生之年居然可以在 C# 裏用到這個語法。不過，這個語法糖怎麼看都不甜啊，因爲沒那味兒！

var words = new string[]
{
   
   
                // index from start index from end
    "The", // 0 ^9
    "quick", // 1 ^8
    "brown", // 2 ^7
    "fox", // 3 ^6
    "jumped", // 4 ^5
    "over", // 5 ^4
    "the", // 6 ^3
    "lazy", // 7 ^2
    "dog" // 8 ^1
};  
//取最後一個元素
Console.WriteLine($"The last word is {words[^1]}");
//獲取第一個元素到第三個元素
var quickBrownFox = words[1..4];
//獲取倒數第一個元素到倒數第二個元素
var lazyDog = words[^2..^0];
//獲取全部元素
var all = words[..];
//獲取開始到第三個元素
var firstPhrase = words[..4];
//獲取結束到倒數第二個元素
var lastPhrase = words[6..];

看起來這些東西在 Python 裏都有啊，到底是哪裏除了問題呢？我覺得更多的是符號上的不同吧， ^ 這個符號除了表示指數的意思以外，還有按位進行異或運算的意思，所以，這個語法糖加進來以後就會顯得相當混亂，而 .. 這個符號顯然沒有 : 寫起來方便啊，所以，雖然 C# 從 C# 8.0 開始有了切片語法，可這不是我想要的切片語法啊！

以上，就是 C# 8.0 中我個人比較喜歡的語法特性。需要了解所有 C# 8.0 語法特性的小夥伴們，則可以參考這裏：C# 8.0 中的新增功能。

C# 9.0

在 C# 9.0 中，我個人比較喜歡的特性主要有以下幾個：Record、頂級語句、模式匹配增強。

Record

record 是 C# 9.0 中提供的一個新的關鍵字，地位上等同於 class 和 struct，中文翻譯爲：記錄類型。這是一種引用類型，它提供合成方法來提供值語義，從而實現相等性。 默認情況下，記錄是不可變的。簡而言之，record 是不可變的引用類型。你可能會說，我們爲什麼要搞這麼一個類型出來呢？難道 class 不香嗎？

我覺得如果要回答這個問題，可以借鑑 DDD 中的實體 和 值對象這兩個概念。實體 通常都有一個唯一的標識並且在整個生命週期中具有連續性，這一類角色通過 class 來實現一直都工作得很好。例如，每一個 User 都會有一個唯一的UserId ，我們使用 UserId 來判斷其相等性。而 值對象 則是指那些沒有唯一的標識、不可變的、通過屬性來判斷相等性。例如，我們有一個地址 Address，它由省、市、區、縣和詳細地址組成，那麼，問題來了，如果兩個 Address 的省、市、區、縣和詳細地址都相同，這兩個 Address 是不是同一個地址呢？常識告訴我們：不會，因爲它們是不同的實例。

這就是 record 出現的原因，對於上面的這個問題，我們可以來解決：

record Address
{
   
   
    public string Province {
   
    get; set; }
    public string City {
   
    get; set; }
    public string District {
   
    get; set; }
    public string County {
   
    get; set; }
}

var addr1 = new Address() {
   
    Province = "陝西省", City = "西安市", District = "雁塔區" };
var addr2 = new Address() {
   
    Province = "陝西省", City = "西安市", District = "雁塔區" };
Console.WriteLine($"addr1 == addr2：{addr1 == addr2}");

想想以前我們是怎麼做的呢？是不是要寫類似下面這樣的代碼：

if (addr1.Province == addr2.Province && addr1.City == addr2.City) {
   
   

    //屬性太多啦，我就不一個一個地比較啦，懂得都懂
}

所以，這就是 record 存在的意義。除此之外呢，這個關鍵字更多的是語法層面上的，實際上從編譯出來的 IL 來看，它本質上依然是一個類，並且它是不可變的。定義記錄類型時，編譯器會合成其他幾種方法：

• 基於值的相等性比較方法
• 替代 GetHashCode()
• 複製和克隆成員
• PrintMembers 和 ToString()

那麼，你可能還會有疑問，假如我定義了兩個不同的記錄類型，它們都擁有相同的屬性成員，如果按值相等來判斷的話，豈不是這兩個不同的記錄類型變成相同的了？這麼重要的問題，微軟怎麼可能沒有想到呢？編譯器會合成一個 EqualityContract 屬性，該屬性返回與記錄類型匹配的 Type 對象。在這裏，微軟再一次發揮了元組的威力，對於上面定義的地址，我們可以繼續使用解構語法：

(province, city, district, county) = addr1;

當然，我相信哪怕到2090年，這個世界上依然會有“槓精”：你說這玩意兒不能變？我就想變怎麼辦？答案是使用with語法：

public record Person
{
   
   
    public string LastName {
   
    get; }
    public string FirstName {
   
    get; }

    public Person(string first, string last) => (FirstName, LastName) = (first, last);
}

var person = new Person("Bill", "Wagner");
Person brother = person with {
   
    FirstName = "Paul" }; // 修改FirstName的副本
Person clone = person with {
   
    }; // 空集副本

好了，關於記錄類型就先爲大家介紹到這裏，更詳細的說明可以參考這裏：使用記錄類型。

頂級語句

頂級語句，這個又是一個聽起來非常模糊的概念對不對？ 大家可以看一下這篇文章：26 種不同的編程語言的 “Hello World” 程序。怎麼樣，在衆多解釋型的語言中，C#、Java 甚至 C++ 的 “Hello World” 是不是都看起來有一點臃腫？

好了，現在可以夢想成真啦！

using System;

Console.WriteLine("Hello World!");

如果覺得這樣還顯得臃腫，可以省略 using 部分：

System.Console.WriteLine("Hello World!");

當然啦，一個項目裏顯然只能有一個文件可以使用頂級語句，你可以理解爲這些代碼運行在一個看不見的Main()方法中，而Main()方法顯然只能有一個，相比下來，Python 就自由多啦，不過if __name__ == '__main__'的老梗就不再這裏展開啦！

模式匹配增強

感覺微軟在模式匹配的道路上越走越遠啊，說好的語法糖呢？這簡直是毒藥，7.0 裏面眼花繚亂的switch都還沒學會呢！

public static bool IsLetter(this char c) =>
    c is >= 'a' and <= 'z' or >= 'A' and <= 'Z';

public static bool IsLetterOrSeparator(this char c) =>
    c is (>= 'a' and <= 'z') or (>= 'A' and <= 'Z') or '.' or ',';

if (e is not null)
{
   
   
    // ...
}

以上，就是 C# 9.0 中我個人比較喜歡的語法特性。需要了解所有 C# 9.0 語法特性的小夥伴們，則可以參考這裏：C# 9.0 中的新增功能。

參考鏈接

• C# 發展歷史
• C# 7.0 - C# 7.3 中的新增功能
• C# 8.0 中的新增功能
• C# 9.0 中的新增功能
• C# 版本與 .NET 版本對應關係以及各版本的特性
• C# 語言歷史版本特性（C# 1.0到C# 8.0彙總）