C# 8.0 的新特性概览和讲解

前言

2018年11月12日微软在 MSDN 博客的 Building C# 8.0¹ 一文发表了新的 C# 8.0 即将发布的特性，现在让我们来看一下。

新的改变

1. 可空引用类型
2. 异步流
3. 范围和下标类型
4. 接口成员的默认实现
5. 模式匹配表达式和递归模式语句
6. 目标类型推导

可空引用类型（Nullable reference types）

从此，引用类型将会区分是否可分，可以从根源上解决 NullReferenceException。但是由于这个特性会打破兼容性，因此没有当作 error 来对待，而是使用 warning 折衷，而且开发人员需要手动 opt-in 才可以使用该特性（可以在项目层级或者文件层级进行设定）。
例如：

string s = null; // 产生警告: 对不可空引用类型赋值 null
string? s = null; // Ok

void M(string? s)
{
    Console.WriteLine(s.Length); // 产生警告：可能为 null
    if (s != null)
    {
        Console.WriteLine(s.Length); // Ok
    }
}12345678910

至此，妈妈再也不用担心我的程序到处报 NullReferenceException 啦！

异步流（Async streams）

考虑到大部分 Api 以及函数实现都有了对应的 async版本，而 IEnumerable<T>和 IEnumerator<T>还不能方便的使用 async/await就显得很麻烦了。
但是，现在引入了异步流，这些问题得到了解决。
我们通过新的 IAsyncEnumerable<T>和 IAsyncEnumerator<T>来实现这一点。同时，由于之前 foreach是基于IEnumerable<T>和 IEnumerator<T>实现的，因此引入了新的语法await foreach来扩展 foreach的适用性。
例如：

async Task<int> GetBigResultAsync()
{
    var result = await GetResultAsync();
    if (result > 20) return result; 
    else return -1;
}

async IAsyncEnumerable<int> GetBigResultsAsync()
{
    await foreach (var result in GetResultsAsync())
    {
        if (result > 20) yield return result; 
    }
}12345678910111213

范围和下标类型（Ranges and indices）

C# 8.0 引入了 Index 类型，可用作数组下标，并且使用 ^ 操作符表示倒数。
不过要注意的是，倒数是从 1 开始的。

Index i1 = 3;  // 下标为 3
Index i2 = ^4; // 倒数第 4 个元素
int[] a = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
Console.WriteLine($"{a[i1]}, {a[i2]}"); // "3, 6"123

除此之外，还引入了 “..” 操作符用来表示范围（注意是左闭右开区间）。

var slice = a[i1..i2]; // { 3, 4, 5 }

关于这个下标从 0 开始，倒数从 1 开始，范围左闭右开，笔者刚开始觉得很奇怪，但是发现 Python 等语言早已经做了这样的实践，并且效果不错。因此这次微软也采用了这种方式设计了 C# 8.0 的这个语法。

接口的默认实现方法（Default implementations of interface members）

从此接口中可以包含实现了：

interface ILogger
{
    void Log(LogLevel level, string message);
    void Log(Exception ex) => Log(LogLevel.Error, ex.ToString()); // 这是一个默认实现重载
}

class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(LogLevel level, string message) { ... }
    // Log(Exception) 会得到执行的默认实现
}12345678910

在上面的例子中，Log(Exception)将会得到执行的默认实现。

模式匹配表达式和递归模式语句（Switch expressions and recursive patterns）

现在可以这么写了（patterns 里可以包含 patterns）

IEnumerable<string> GetEnrollees()
{
    foreach (var p in People)
    {
        if (p is Student { Graduated: false, Name: string name }) yield return name;
    }
}123456

Student { Graduated: false, Name: string name }检查 p 是否为 Graduated = false且 Name为 string的 Student，并且迭代返回 name。
可以这样写之后是不是很爽？

更有：

var area = figure switch 
{
    Line _      => 0,
    Rectangle r => r.Width * r.Height,
    Circle c    => c.Radius * 2.0 * Math.PI,
    _           => throw new UnknownFigureException(figure)
};123456

典型的模式匹配语句，只不过没有用“match”关键字，而是沿用了
了“switch”关键字。
但是不得不说，一个字，爽！

目标类型推导（Target-typed new-expressions）

以前我们写下面这种变量/成员声明的时候，大概最简单的写法就是：

var points = new [] { new Point(1, 4), new Point(2, 6) };

private List<int> _myList = new List<int>();12

现在我们可以这么写啦：

Point[] ps = { new (1, 4), new (3,-2), new (9, 5) };

private List<int> _myList = new ();12

是不是更加的舒服了？

注意事项

1. 以上的新特性需要 .NET Standard 2.1/.NET Core 3.0/.NET Framework 4.8 及以上来支持。
2. 但是，由于接口的默认实现方法这个特性需要 CLR 的支持，而 .NET Framework 4.8 还没有来得及做出修改，因此此特性在 .NET Framework 4.8 中不可用，需要等待进一步的更新。
3. C# 8.0 截至发文可以说已经定型了，正式发布还需要等一阵子。

一些想法

1. 本次 C# 8.0 的更新，Record²估计是要被鸽了，有些小遗憾。
2. C# 一直都在不断地完善和补充自己的语法体系，这和官方给出的 C# 发展目标相同，即：不断容纳各种优秀和现代的语法特性，追求多样化。相信这门优秀的语言未来会带给我们更多的惊喜。希望大家不要抱着老旧的看法对待这门语言，都 8012 年了我们也应该用全新的姿态去审视这门语言，去尝试一下新的语法对编码效率带来的大幅度提升。
3. C# 的 IDE 除了 Visusl Studio 之外，还有 Visual Studio for Mac 以及跨平台的 Visual Studio Code、JetBrain 出品的 Rider 跨平台 C# IDE，极大程度的方便了开发者。
4. 从近几年的发展来看，微软面对开源、生态建设、开发者、社区、跨平台等的重视程度不断上升，相信 .NET Core 的前景一定会更好。

参考文献

1. https://blogs.msdn.microsoft.com/dotnet/2018/11/12/building-c-8-0 ↩︎
2. https://github.com/dotnet/csharplang/issues/39 ↩︎