C# 9 新特性 —— 補充篇

2021 年 1 月 6 日
筆記
.NET, c#

C# 9 新特性 —— 補充篇

Intro

前面我們分別介紹了一些 C# 9 中的新特性，還有一些我覺得需要了解一下的新特性，寫一篇作為補充。

Top-Level Statements

在以往的程式碼里，一個應用程式必須要有 Main 方法才能運行，從 C# 9 開始，支援沒有 Main 方法的程式，實際編譯之後還是會有一個 Main 方法的，使用示例如下：

using static System.Console;

WriteLine("Hello World!");

實際編譯出來的結果如下：

實際會生成一個沒有命名空間的 <Program>$ 的類型，類中定義的有一個名稱是 <Main>$ 的靜態方法

Improved discards in lambda input parameter

從 C# 7.2 開始，我們可以使用 _ 來代表一個不使用的變數，廢棄變數，但是在 lambda 表達式里默認不能有同名的參數名，從 C# 9 開始，支援多個參數同時使用 _ 來表示，如下所示：

Func<int, int, int> constant = (_, _) => 42;

Attributes for local function

從 C# 9 開始，我們可以在局部方法（本地方法）上設置 Attribute

public static void MainTest()
{
    InnerTest();

    [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
    void InnerTest()
    {
        Console.WriteLine(nameof(InnerTest));
    }
}

Partition methods

在 C# 2.0 之後就支援了分部類，通常分部類會出現在動態程式碼生成的地方，對於想要將一個類型拆分到多個文件里，我們通常也會考慮用到分部類。

C# 3.0 開始支援了分部方法，但是功能比較弱，使用起來有一些限制：

分部類型各部分中的簽名必須匹配。
方法必須返回 void。
不允許使用訪問修飾符。分部方法是隱式 private 的。

C# 9 增強了分部方法的支援，分部方法的使用，只能在一個地方有方法體，目前主要是為了 Source Generator 引入了這個語言特性，可以在一個地方定義方法，在另外一個地方實現方法體，示例如下：

partial class PartialMethod
{
    public static partial void MainTest();

    static partial void Test1();
}

partial class PartialMethod
{
    public static partial void MainTest()
    {
        Test1();
        Console.WriteLine("Partial method works");
    }
}

符合 C# 3.0 分部方法規則的允許沒有方法體，否則必須要有方法體

`ModuleInitializer`

Source Generator 除了上面的分部方法之外，還引入了一個 ModuleInitializer 的概念，就像它的名字，模組初始化器，當用到某個模組的時候就會調用對應的 ModuleInitializer 方法進行初始化操作

ModuleInitializer 定義如下：

namespace System.Runtime.CompilerServices
{
  [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, Inherited = false)]
  public sealed class ModuleInitializerAttribute : Attribute
  {
  }
}

使用示例如下：

internal static class ModuleInitializerSample
{
    /// <summary>
    /// Initializer for specific module
    /// 
    /// Must be static
    /// Must be parameter-less
    /// Must return void
    /// Must not be a generic method
    /// Must not be contained in a generic class
    /// Must be accessible from the containing module
    /// </summary>
    [ModuleInitializer]
    public static void Initialize()
    {
        Console.WriteLine($"{nameof(ModuleInitializerAttribute)} works");
    }
}

ModuleInitlializer 對應的方法有幾個要求

必須是靜態方法
不能有方法參數，無參數方法
方法沒有返回值，返回類型必須是 void
不能是泛型方法
不能在泛型類中
必須能夠被所在模組訪問的到（至少是 internal）

來看反編譯的程式碼，可以看到有一個 Module 的類，在這個 Module 類的靜態方法里會去調用聲明為 ModuleInitializer 的方法

Function Pointer

C# 9 支援方法指針，對委託進一步的」C++化「，進一步提升性能，屬於非安全程式碼，使用需開啟 unsafe，使用示例如下：

public static unsafe void MainTest()
{
    delegate*<int, int, int> pointer = &Test;
    var result = pointer(1, 1);
    Console.WriteLine(result);
}

private static int Test(int num1, int num2)
{
    Console.WriteLine($"Invoke in {nameof(Test)}, {num1}_{num2}");
    return num1 + num2;
}

Static Anoymouse Method

C# 9 開始支援在匿名方法或者表達式前聲明 static，聲明 static 之後就不能使用實例變數，只能使用靜態變數，如下所示：

internal class StaticAnonymousMethod
{
    private readonly int num = 1;

    public void MainTest()
    {
        // anonymous method
        Action action = () => { Console.WriteLine(num); };
        Action action1 = static () => { };// can not access `num`

        //expression
        Expression<Func<int, bool>> expression = i => i > num;
        Expression<Func<int, bool>> expression1 = static i => i > 1;// can not access `num`
    }
}

Covariant Return Type

C# 9 開始支援返回類型的 Covariant（協變），對於 override 方法可返回從重寫基方法的返回類型派生的類型。這對於record和其他支援工廠方法的類型會很有用。可以參考下面的使用示例：

internal class CovariantReturnType
{
    private abstract class Operation
    {
    }

    private abstract class OperationFactory
    {
        public abstract Operation GetOperation();
    }

    private class AddOperation : Operation
    {
    }

    private class AddOperationFactory : OperationFactory
    {
        // 返回類型協變，返回具體的類型而不是抽象類中聲明的類型
        public override AddOperation GetOperation()
        {
            return new();
        }
    }

    public static void MainTest()
    {
        var factory = new AddOperationFactory();
        factory.GetOperation();
    }
}

除此之外還有一些小的更新特性，詳細可以參考文末給出的官方文檔。

Reference

Tags: .NET c#