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初试 C# 8.0

DotNet 2019-02-09
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(给DotNet加星标,提升.Net技能


英文:msdn,翻译:cnblogs.com/waku/p/10094691.html


初试 C# 8.0


宣布了Visual Studio 2019的第一个预览版和.NET Core 3.0(宣布.NET Core 3预览1和开源Windows桌面框架)。


其中一个令人兴奋的方面是你可以使用C#8.0中的一些功能!在这里,我将带您进行一次导游,了解您可以在预览中尝试的三种新的C#功能。并非所有C#8.0功能都可用。


如果您想了解所有主要功能,请阅读最近发布Building C# 8.0,或查看Channel 9或YouTube。


做好准备


首先,下载并安装.NET Core 3.0的预览版1和Visual Studio的2019的预览版1。


在Visual Studio中,确保选择工作负载“.NET Core跨平台开发”(如果您忘记了,可以稍后通过打开Visual Studio安装程序并单击Visual Studio 2019预览频道上的“修改”来添加它)。


启动Visual Studio 2019预览版,创建新项目,然后选择“Console App(.NET Core)”作为项目类型。


项目启动并运行后,将其目标框架更改为.NET Core 3.0(在解决方案资源管理器中右键单击该项目,选择“属性”并使用“应用程序”选项卡上的下拉菜单)。


然后选择C#8.0 作为语言版本(在项目页面的Build选项卡上单击“Advanced ...”并选择“C#8.0(beta)”)。


现在,您可以轻松获得所有语言功能和支持框架类型!


可空的引用类型


可空引用类型功能旨在警告您代码中的null不安全行为。既然我们之前没有这样做过,那么现在就开始改变吧!为避免这种情况,您需要选择加入该功能。


不过,在我们开启它之前,让我们写一些非常糟糕的代码:


using static System.Console;
class Program
{
   static void Main(string[] args)
   
{
       string s = null;
       WriteLine($"The first letter of {s} is {s[0]}");
   }
}


如果你运行它,你当然会得到一个空引用异常。你陷入了黑洞!你怎么知道不要在特定的地方间接引用s?嗯,因为在前一行分配了null。


但是在现实生活中,它可能不是在前一行,而是在你编写代码的三年后在地球另一端运行的其他人程序集中。你怎么知道不写那个?这是可空引用类型要回答的问题!所以让我们打开它们吧!


对于一个新项目,你应该立即打开它们。事实上,我认为它们应该在新项目中默认启用,但我们在预览中没有这样做。打开它们的方法是将以下行添加到.csproj文件中,例如在切换到上面的C#8.0时刚刚插入的LanguageVersion之后:


<NullableReferenceTypes>true</NullableReferenceTypes>


保存.csproj文件并返回到您的程序:发生了什么?你有两个警告!每个代表一个功能的“一半”。让我们依次看看它们。第一个是null这一行:


string s = null;


它抱怨你将null赋给“不可空类型”:啥?!?当打开该功能时,在普通的引用类型中不再欢迎使用null,例如string!因为,你知道吗,null不是一个字符串!我们一直假装在过去的五十年在面向对象编程,但实际上null并不是一个对象:这就是为什么每当你试图将它做为对象时一切都会爆炸!


所以不多说:null是禁止的,除非你要求它。你是怎么要求的?通过使用可空的引用类型,例如string?。尾随问号表示允许null:


string? s = null;


警告消失了:我们已明确表达了此变量保持null的意图,所以现在没问题了。


直到下一行代码!在该行:


WriteLine($"The first letter of {s} is {s[0]}");


它抱怨s中s[0],你可能会间接引用一空引用。


果然:是!干得好,编译器!你怎么解决它?嗯,这几乎取决于你 - 无论何种方式你得修复它!让我们尝试初学者的方法, 只在s非null时执行该行:


if (s != null) WriteLine($"The first letter of {s} is {s[0]}");


警告消失了!为什么?因为编译器可以看到,只有s不是null时才会走后面的代码。


它实际上进行了全流分析,跟踪每行代码中的每个变量,以便密切关注它可能是null的和可能不是的位置。它会监视您的测试和作业,并进行簿记(bookkeeping)。


我们试试另一种方法:


WriteLine($"The first letter of {s} is {s?[0] ?? '?'}");


这使用null条件索引运算符s?[0],它避免了间接引用,如果s为null ,则生成null。现在我们有一个可空的char?,但是null合并运算符?? '?'替换null值为字符 '?'。因此避免了所有null间接引用。编译器很高兴,没有给出警告。


正如您所看到的,该功能可以让您在编写代码时保持诚实:它会强制您在系统中使用null时通过使用可空的引用类型来表达您的意图。


并且一旦出现null,它就会强制您负责任地处理它,让您在存在可能间接引用null值以触发空引用异常的风险时进行检查。


你现在完全null安全了吗?没有。有几种方法可以使null值漏掉并导致空引用异常:


  • 如果你调用没有可空的引用类型功能的代码(也许它是在该功能存在之前编译的),那么我们无法知道该代码的意图是什么:它没有区分可空和不可空 - 我们说它是“无视的”。所以我们给它一个通行证; 我们根本不会对此类调用发出警告。


  • 分析器本身有一些漏洞。其中大多数是安全和便利之间的权衡; 如果我们抱怨,那将很难修复。例如,当你编写时new string[10],我们创建一个充满null值的数组,类型为非null字符串。我们不会对此发出警告,因为编译器如何跟踪您初始化所有数组元素?


但总的来说,如果你广泛使用这个功能(即在任何地方打开它),它应该照顾绝大多数的空引用。


毫无疑问地,我们打算在现有代码上开始使用该功能!一旦打开它,您可能会收到很多警告。其中一些实际上代表了问题:是的,你发现了一个错误!其中一些可能有点烦人; 你的代码显然是null安全的,你只是没有工具来表达你的意图:你没有可空的引用类型!例如,在我们开始的行:


string s = null;


这在现有代码中将非常普遍!正如你所看到的那样,我们也确实在下一行发出了警告,我们试图间接引用它。


因此,从安全的角度来看,此处的赋值警告严格来说是多余的:它使您在新代码中保持诚实,但修复现有代码中的所有事件并不会使其更安全。


对于这种情况,我们正在处理一种模式,其中某些警告被关闭,当它不影响空安全性时,因此升级现有代码不那么令人生畏。


另一个有助于升级的功能是,您可以使用编译器指令#nullable enable和#nullable disable在代码中“本地”打开或关闭该功能。这样你就可以逐步完成你的项目并逐步处理注释和警告。


要了解更多关于可空引用类型检查出Overview of Nullable types和Introduction to nullable tutorial。


为了更深入的设计理由,去年我在C#中写了一篇帖子Introducing Nullable Reference Types in C#。


如果您想让自己沉浸在设计工作的日常工作中,请查看GitHub上的Language Design Notes,或者Nullable Reference Types Specification。


范围和索引


使用索引数据结构时,C#的表现力越来越强。曾经想要简单的语法来切出数组,字符串或span的一部分吗?现在你可以!


继续将您的程序更改为以下内容:


using System.Collections.Generic;
using static System.Console;
class Program
{
   static void Main(string[] args)
   
{
       foreach (var name in GetNames())
       
{
           WriteLine(name);
       }
   }
   static IEnumerable<string> GetNames()
   
{
       string[] names =
       {
           "Archimedes", "Pythagoras", "Euclid", "Socrates", "Plato"
       };
       foreach (var name in names)
       {
           yield return name;
       }
   }
}


让我们来看看迭代名字数组的那段代码。修改foreach如下:


foreach (var name in names[1..4])


看起来我们正在迭代名字1到4。事实上代码运行时也确实如此!终点是排外的,即不包括元素4。1..4实际上是一个范围表达式,它不必像该处一样,作为索引操作的一部分出现。它有一种自己的类型,叫做Range。如果我们想要的话,我们可以把它拉到自己的变量中,它会起到同样的作用:


Range range = 1..4; 
foreach (var name in names[range])


范围表达式的终点不必是整数。事实上,它们属于一种类型,叫Index,可由非负数转换得来。但是你也可以使用一个新的^运算符创建Index,意思是“从末尾”。所以^1是从末尾开始1个:


foreach (var name in names[1..^1])


这会在数组的每一端去除一个元素,产生一个带有中间三个元素的数组。


范围表达式可以在任一端或两端打开。..^1与0..^1相同。1..与1..^0相同。并且..与0..^0相同:从头到尾。试试吧!尝试在Range的两端混合使用“从开始”和“从末尾”的Index,看看会发生什么。


范围不仅仅适用于索引器。例如,我们计划有重载string.SubString,SPan<T>.Slice以及使用Range参数的AsSpan扩展方法。这些不在.NET Core 3.0预览中。


异步流


IEnumerable<T>在C#中扮演着特殊的角色。“IEnumerables”代表各种不同的数据序列,并且语言具有用于消费和生成它们的特殊构造。


正如我们在当前的程序中看到的那样,它们通过foreach声明来消费,该声明涉及获取枚举器的苦差事,反复推进它,沿途提取元素,最后处理枚举器。并且可以使用迭代器生成它们:yield return按消费者要求产生元素。但两者都是同步的:当结果被请求时最好已经准备就绪,否则就会阻塞线程!


async和await加入到C#中用来处理当结果被请求时不一定准备好的情况。它们可以异步await,并且线程可以在其可用之前执行其他操作。但这仅适用于单个值,而不适用于随时间逐渐和异步生成的序列,例如来自IoT传感器的测量值或来自服务的流数据。


异步流在C#中将异步和枚举结合在一起!让我们看看,通过逐步“异步”我们当前的程序。


首先,让我们在文件的顶部添加另一个using指令:


using System.Threading.Tasks;


现在让我们通过在yield return名字之前增加一个异步延迟来模拟GetNames做了一些异步工作:


await Task.Delay(1000);
yield return name;


当然,我们得到了一个错误: 只能在async方法中使用await。所以我们让它异步:


static async IEnumerable<string> GetNames()


现在我们被告知我们没有为异步方法返回正确的类型,这是公平的。但除了通常的Task东西之外,这次我们的类型列表中有了一个新的候选可以返回:IAsyncEnumerable


static async IAsyncEnumerable<string> GetNames()


就像我们已经生成了一个异步字符串流!根据命名指南,让我们重命名GetNames为GetNamesAsync。


static async IAsyncEnumerable<string> GetNamesAsync()


现在我们在Main方法中的这一行得到一个错误:


foreach (var name in GetNamesAsync())


不知道如何foreach一个IAsyncEnumerable<T>。这是因为异步流的foreach需要显式使用await关键字:


await foreach (var name in GetNamesAsync())


这是foreach的异步版本:采用异步流并等待每个元素!当然它只能在异步方法中这样做,所以我们必须使我们的Main方法异步。幸运的是,C#7.2增加了对它的支持:


static async Task Main(string[] args)


现在所有的混乱都消失了,程序是正确的。但是如果你尝试编译并运行它,你会得到一些令人尴尬的错误。那是因为我们搞砸了一下,并没有完全对齐.NET Core 3.0和Visual Studio 2019的预览。具体来说,有一种实现类型,异步迭代器利用它与编译器期望的不同。


您可以通过向项目添加单独的源文件来修复此问题,其中包含此桥接代码。再次编译,一切都应该工作得很好。


下一步


请让我们知道你的想法!如果您尝试这些功能并了解如何改进它们,请使用Visual Studio 2019预览中的反馈按钮。


预览的整个目的是根据现实用户手中的功能如何进行最后一次校正,所以请告诉我们!


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