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在過(guò)去一年間，我們?yōu)樽x者展示了多個(gè)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(gè)元組（Tuple）類型，但具體在 C# 中使用時(shí)卻存在著各種各樣的問(wèn)題。由于元組類型是一個(gè)引用類型，因此在一些對(duì)于性能相當(dāng)敏感的代碼中，你很可能會(huì)避免因使用它而造成 GC 的開(kāi)銷。同時(shí)，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(jìn)行變更都必須分配一個(gè)新的對(duì)象。

為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，C# 7 將提供一個(gè)值類型的元組。這是一個(gè)可變類型，對(duì)那些重視性能的代碼來(lái)說(shuō)，這種方式將更為高效。同時(shí)，作為值類型，它在每次進(jìn)行分配時(shí)都會(huì)生成一個(gè)拷貝，因此幾乎沒(méi)有產(chǎn)生多線程問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。

你可以通過(guò)以下語(yǔ)法創(chuàng)建一個(gè)元組：

var result = (5, 20); 

你也可以選擇對(duì)元組中的值進(jìn)行命名，這一點(diǎn)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(huì)想，“很棒的特性，但我自己也能寫(xiě)得出來(lái)”。但下一個(gè)特性才是重頭戲。

多返回值

在類C風(fēng)格的語(yǔ)言中，要在一個(gè)函數(shù)中返回兩個(gè)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(yǔ)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(gè)基本問(wèn)題：我們將無(wú)從得知每個(gè)字段的作用。因此，C#選擇通過(guò)一個(gè)編譯器花招對(duì)結(jié)果進(jìn)行命名：

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

我們?cè)诖诵枰獜?qiáng)調(diào)一點(diǎn)：C#并沒(méi)有生成一個(gè)新的匿名類型，你所獲得的仍舊是一個(gè)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(jià)的：

var result = Tally (list); 
Console.WriteLine (result.Item1); 
Console.WriteLine (result.Count); 

請(qǐng)注意一點(diǎn)，我們現(xiàn)在還不具備多賦值語(yǔ)法，如果這種語(yǔ)法最終實(shí)現(xiàn)，那么它的用法可能是這樣的：

(count, sum) = Tally (list); 

除了提供簡(jiǎn)單的功能性函數(shù)之外，多返回值的實(shí)用性還體現(xiàn)在異步代碼的編寫(xiě)上，因?yàn)樵?async 函數(shù)中是不允許使用 out 參數(shù)的。

模式匹配：改進(jìn)的 Switch 語(yǔ)法塊

VB 與函數(shù)式程序員對(duì)于 C# 抱怨得最多的一點(diǎn)就是 C# 中的 switch 語(yǔ)句功能十分有限。VB 開(kāi)發(fā)者希望能夠進(jìn)行范圍匹配，而習(xí)慣了F#或 Haskell 的開(kāi)發(fā)者則希望能夠使用分解式的模式匹配。C#打算同時(shí)提供這兩種特性。

在對(duì)類型進(jìn)行模式匹配時(shí)，你可以創(chuàng)建一個(gè)變量以保存轉(zhuǎn)型的結(jié)果。舉例來(lái)說(shuō)，在對(duì)一個(gè) System.Object 使用 switch 語(yǔ)句時(shí)，你可以編寫(xiě)以下代碼：

case int x: 

如果該對(duì)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(gè) case 語(yǔ)句塊。如果你想更具體地進(jìn)行匹配，還可以使用范圍檢查：

case int x when x > 0: 
case int y: 

在這個(gè)示例中，如果該對(duì)象是正整數(shù)，則x代碼塊將被執(zhí)行。如果對(duì)象是 0 或負(fù)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(yǔ)法：

case null; 

模式匹配：分解

目前為止，我們僅僅展示了某種對(duì) VB 中已有的特性所做的增量式改進(jìn)，而模式匹配真正的強(qiáng)大之處在于分解，它可以將某個(gè)對(duì)象完全拆開(kāi)，考慮一下以下語(yǔ)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(chuàng)建了一個(gè)本地變量s，將其賦值為((Professor) person) .Subject。
2. 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(xiě)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(jì)能夠同時(shí)看到對(duì) switch 語(yǔ)句塊的這兩種改進(jìn)。

引用返回

對(duì)于大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行引用傳遞比起值傳遞要快得多，因?yàn)楹笳咝枰獙?duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行拷貝。與之類似，返回一個(gè)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(yǔ)言中，可以通過(guò)指針?lè)祷啬硞€(gè)結(jié)構(gòu)的引用。這種方式會(huì)帶來(lái)一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，即指針?biāo)赶虻膬?nèi)存可能會(huì)因?yàn)槟撤N原因而已經(jīng)被回收了。

C#通過(guò)使用引用的方式回避這一問(wèn)題，引用本身是一個(gè)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(gè)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(shí)就已經(jīng)變得不可訪問(wèn)了。

在微軟的展示代碼中，它所返回的引用指向一個(gè)數(shù)組中的某個(gè)結(jié)構(gòu)。由于它實(shí)質(zhì)上是指向數(shù)組中某個(gè)元素的指針，因此隨后可以對(duì)數(shù)組本身進(jìn)行修改。舉例來(lái)說(shuō)：

var x = ref FirstElement (myArray) 
x = 5; //MyArray[0] now equals 5 

這一語(yǔ)法的用例是對(duì)性能高度敏感的代碼，在大多數(shù)應(yīng)用中都無(wú)需使用這一特性。

二進(jìn)制字面值（Binary Literals）

此次發(fā)布還引入了一個(gè)小特性，即二進(jìn)制字面值。這一語(yǔ)法只是一個(gè)簡(jiǎn)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(fēng)格語(yǔ)言的互操作。

本地函數(shù)

本地函數(shù)是指在另一個(gè)函數(shù)中所定義的函數(shù)。***眼看來(lái)，本地函數(shù)似乎只是比匿名函數(shù)稍好的一種語(yǔ)法。但它實(shí)際上還存在幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

• 首先，你無(wú)需為其分配一個(gè)委托以保存該函數(shù)。這不僅減少了內(nèi)存壓力，同時(shí)還允許編譯器對(duì)該函數(shù)進(jìn)行內(nèi)聯(lián)操作。
• 其次，在創(chuàng)建閉包時(shí)，也無(wú)需為其分配一個(gè)對(duì)象，因?yàn)樗軌蛑苯釉L問(wèn)本地變量。這一點(diǎn)同樣能夠改善性能，因?yàn)樗矞p少了 GC 的壓力。

按照第二條規(guī)則推算，你將無(wú)法創(chuàng)建一個(gè)指向本地函數(shù)的委托。這一點(diǎn)對(duì)于代碼的組織其實(shí)是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟銦o(wú)需創(chuàng)建獨(dú)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(jìn)行傳遞。

部分類的改進(jìn)

***演示的特性是一種處理部分類的新方式。在過(guò)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(kāi)發(fā)者可以選擇實(shí)現(xiàn)這些方法，以調(diào)整類的行為。

通過(guò)新的“replace”語(yǔ)法，開(kāi)發(fā)者就多了一種新選擇，能夠以最直接的方式編寫(xiě)代碼，隨后再引入代碼生成器，并重寫(xiě)這些方法。以下將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的示例表現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的代碼編寫(xiě)方式：

public string FirstName {get; set;} 

簡(jiǎn)單又清晰，但完全不符合 XAML 風(fēng)格應(yīng)用的寫(xiě)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(guò)“replace”關(guān)鍵字，所生成的代碼將直接替換手寫(xiě)的代碼，添加所缺失的功能。在這個(gè)示例中，我們甚至還能夠處理一些開(kāi)發(fā)者經(jīng)常會(huì)忽略的麻煩的部分，例如對(duì) EventArgs 對(duì)象進(jìn)行緩存。

雖然這個(gè)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(chǎng)景，例如在代碼中注入日志記錄、安全檢查、參數(shù)校驗(yàn)以及其他各種繁瑣的樣板式代碼。

如果讀者想實(shí)際了解一下這些特性，可以觀賞 Channel 9 中的視頻“The Future of C#”。