C# 9 新特性 —— 补充篇

Intro

前面我们分别介绍了一些 C# 9 中的新特性，还有一些我觉得需要了解一下的新特性，写一篇作为补充。

Top-Level Statements

在以往的代码里，一个应用程序必须要有 Main 方法才能运行，从 C# 9 开始，支持没有 Main 方法的程序，实际编译之后还是会有一个 Main 方法的，使用示例如下：

using static System.Console;

WriteLine("Hello World!");

实际编译出来的结果如下：

实际会生成一个没有命名空间的 <Program>$ 的类型，类中定义的有一个名称是 <Main>$ 的静态方法

Improved discards in lambda input parameter

从 C# 7.2 开始，我们可以使用 _ 来代表一个不使用的变量，废弃变量，但是在 lambda 表达式里默认不能有同名的参数名，从 C# 9 开始，支持多个参数同时使用 _ 来表示，如下所示：

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

Attributes for local function

从 C# 9 开始，我们可以在局部方法（本地方法）上设置 Attribute

public static void MainTest()

{

    InnerTest();

    [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]

    void InnerTest()

    {

        Console.WriteLine(nameof(InnerTest));

    }

}

Partition methods

在 C# 2.0 之后就支持了分部类，通常分部类会出现在动态代码生成的地方，对于想要将一个类型拆分到多个文件里，我们通常也会考虑用到分部类。

C# 3.0 开始支持了分部方法，但是功能比较弱，使用起来有一些限制：

分部类型各部分中的签名必须匹配。
方法必须返回 void。
不允许使用访问修饰符。分部方法是隐式 private 的。

C# 9 增强了分部方法的支持，分部方法的使用，只能在一个地方有方法体，目前主要是为了 Source Generator 引入了这个语言特性，可以在一个地方定义方法，在另外一个地方实现方法体，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 分部方法规则的允许没有方法体，否则必须要有方法体

`ModuleInitializer`

Source Generator 除了上面的分部方法之外，还引入了一个 ModuleInitializer 的概念，就像它的名字，模块初始化器，当用到某个模块的时候就会调用对应的 ModuleInitializer 方法进行初始化操作

ModuleInitializer 定义如下：

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 对应的方法有几个要求

必须是静态方法
不能有方法参数，无参数方法
方法没有返回值，返回类型必须是 void
不能是泛型方法
不能在泛型类中
必须能够被所在模块访问的到（至少是 internal）

来看反编译的代码，可以看到有一个 Module 的类，在这个 Module 类的静态方法里会去调用声明为 ModuleInitializer 的方法

Function Pointer

C# 9 支持方法指针，对委托进一步的”C++化“，进一步提升性能，属于非安全代码，使用需开启 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 开始支持在匿名方法或者表达式前声明 static，声明 static 之后就不能使用实例变量，只能使用静态变量，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 开始支持返回类型的 Covariant（协变），对于 override 方法可返回从重写基方法的返回类型派生的类型。这对于record和其他支持工厂方法的类型会很有用。可以参考下面的使用示例：

internal class CovariantReturnType

{

    private abstract class Operation

    {

    }

    private abstract class OperationFactory

    {

        public abstract Operation GetOperation();

    }

    private class AddOperation : Operation

    {

    }

    private class AddOperationFactory : OperationFactory

    {

        // 返回类型协变，返回具体的类型而不是抽象类中声明的类型

        public override AddOperation GetOperation()

        {

            return new();

        }

    }

    public static void MainTest()

    {

        var factory = new AddOperationFactory();

        factory.GetOperation();

    }

}

除此之外还有一些小的更新特性，详细可以参考文末给出的官方文档。

Reference