C# 13 中的新增功能实操

前言

今天大姚带领大家一起来看看 C# 13 中的新增几大功能，并了解其功能特性和实际应用场景。

前提准备

要体验 C# 13 新增的功能可以使用最新的 Visual Studio 2022 版本或 .NET 9 SDK 尝试这些功能。

Visual Studio 2022安装

https://visualstudio.microsoft.com/zh-hans/downloads

.NET 9 SDK

https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/download/dotnet/9.0

params 集合

在 C# 13 中，params 的改进使其从可变数量的数组参数升级为可变数量的集合类型参数。这一改进通过支持高性能集合类型（如Span<T>、ReadOnlySpan<T>）和简化调用语法，显著提升了代码的灵活性和效率。

C# 13 中的 params 集合变得类型更灵活，满足更复杂的应用场景，并且性能得到了进一步的提升。

在 C# 13 之前：

params 仅支持一维数组（如params int[] list、params object[] list）。调用方法时需显式传递数组或数组元素类型的参数的逗号分隔列表。

在 C# 13 中：

params 修饰符并不局限于数组类型。现在可以将 params 用于任何已识别的集合类型，包括 System.Span<T>、System.ReadOnlySpan<T>，以及那些实现 System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 并具有 Add 方法的类型。除了具体类型外，还可以使用接口 System.Collections.Generic.IEnumerable<T>、System.Collections.Generic.IReadOnlyCollection<T>、System.Collections.Generic.IReadOnlyList<T>、System.Collections.Generic.ICollection<T>和 System.Collections.Generic.IList<T>。

        public static void SpanDataPrintRun()
        {
            Span<int> originalSpan = [1, 2, 3, 4, 5];
            SpanDataPrint(originalSpan);
        }

        public static void SpanDataPrint<T>(params Span<T> spans)
        {
            for (int i = 0; i < spans.Length; i++)
            {
                Console.WriteLine(spans[i]);
            }
        }

新增Lock锁对象

.NET 9 包含一种新的用于互斥的 System.Threading.Lock 类型，比仅在任意 System.Object 实例上进行锁定更有效。该类型通过其 API 提供更好的线程同步，通过Lock.EnterScope()返回的ref struct自动管理锁的释放，减少死锁风险。

System.Threading.Lock类型提案：https://github.com/dotnet/runtime/issues/34812

        private object _oldLock = new object();
        private System.Threading.Lock _newLock = new System.Threading.Lock();

        public void LockTest()
        {
            lock (_oldLock)
            {
                Console.WriteLine("Old lock");
            }

            lock (_newLock)
            {
                // 传统 lock 语法（优化版）
            }

            using (_newLock.EnterScope())
            {
                //  作用域自动释放（推荐写法）
            }

            _newLock.Enter();
            try
            {
                // 显式 Enter/Exit 调用
            }
            finally { _newLock.Exit(); }

            if (_newLock.TryEnter())
            {
                try
                {
                    // 非阻塞尝试获取锁
                }
                finally { _newLock.Exit(); }
            }

        }

新的转义序列

新增 \e 转义字符作为 ESCAPE 字符 Unicode U+001B 的字符文本转义序列。以前，只能使用的是 \u001b 或 \x1b。不建议使用\x1b，因为如果 1b 后面的下一个字符是有效的十六进制数字，则那些字符会成为转义序列的一部分。

        public static void NewEscapeSequence()
        {
            Console.WriteLine("[31m红色文本[0m");

            // C# 13 之前
            Console.WriteLine("\u001b[31m红色文本\u001b[0m"); //输出红色文字

            // C# 13 中
            Console.WriteLine("\e[31m红色文本\e[0m");//功能相同，语法更简洁
        }

方法组自然类型改进

此功能对涉及方法组的重载解析进行了少量优化。方法组是一个方法，并且所有重载都具有相同的名称。编译器以前的行为是为方法组构造完整的候选方法集。如果需要自然类型，则自然类型是根据整套候选方法确定的。

详细介绍：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/proposals/csharp-13.0/method-group-natural-type-improvements

// C# 13 中可以直接使用方法组并推断自然类型：
var a = Example.Method; // 成功推断为Action<int>（选择第一个匹配的委托类型）

// 通过上下文进一步优化推断：
List<Action<int>> actions = new() { Example.Method }; // 根据集合类型推断为Action<int>

隐式索引访问

在C# 13中允许在对象初始化表达式中使用^ 运算符（从末尾索引）直接为集合元素赋值。

        public class Numbers
        {
            public int[] Datas { get; set; } = new int[8];
        }

        public static void ImplicitIndexAccess()
        {
            var countdown = new Numbers()
            {
                Datas =
                {
                   [1] = 0,
                   [2] = 1,
                    
                   // 从 C# 13 开始可以执行下面方式赋值
                   [^3] = 2,
                   [^4] = 3,
                   [^5] = 4
                }
            };
        }

异步和迭代器方法中的 ref 与 unsafe 支持

在 C# 13 之前，迭代器方法（使用 yield return 的方法）和 async 方法不能声明局部 ref 变量，也不能使用 unsafe 上下文。

在 C# 13 中，async 方法可以声明 ref 局部变量或 ref struct 类型的局部变量。但不可跨 await 或 yield return 使用。

同样，C# 13 允许在迭代器方法中使用 unsafe 上下文。但是，所有 yield return 和 yield break 语句都必须在安全的上下文中。

应用场景：提升内存敏感操作（如高性能 Span 处理）的灵活性。

allows ref struct

在 C# 13 之前，ref struct 类型不能声明为泛型或方法的类型参数。现在，泛型类型声明可以添加反约束 allows ref struct。此反约束声明为该类型参数提供的类型参数可以是 ref struct 类型。编译器会对该类型参数的所有实例执行 ref 安全规则。

应用场景：适用于游戏引擎、实时数据处理等需要低延迟内存操作的领域。通过泛型约束，可编写同时支持 ref struct 和非 ref struct 的通用代码。

例如，可以像下面的代码一样声明一个泛型类型：

public class C<T> where T : allows ref struct
{
    // 使用 T 作为 ref struct:
    public void M(scoped T p)
    {
        //参数 p 必须遵循 ref 安全规则 
    }
}

allows ref struct 反约束声明相应的类型参数可以是 ref struct 类型。该类型参数的实例必须遵循以下规则：

它不能被装箱。
它参与引用安全规则。
不能在不允许 ref struct 类型的地方使用实例，例如 static 字段。
实例可以使用 scoped 修饰符进行标记。

partial类型中现在允许使用部分属性和索引器

现如今可以在 C# 13 中声明 partial属性和partial索引器。partial属性和索引器通常遵循与partial方法相同的规则：创建一个定义声明，一个实现声明。这两种声明的签名必须匹配。一个限制是，不能使用自动属性声明来实现部分属性。未声明正文的属性被视为声明声明。

注意：不允许对构造函数、终结器、重载运算符或事件声明使用 partial 关键字。在 C# 13 之前，不允许对属性或索引器使用partial。

public partial class MyClass
{
    public partial string Name { get; set; }
}

public partial class MyClass
{
    private string _name;
    public partial string Name
    {
        get => _name;
        set => _name = value;
    }
}

重载解析优先级

在 C# 13 中，编译器识别 OverloadResolutionPriorityAttribute，以便优先选择一个重载而不是另一个。库作者可以使用该属性确保新的、更好的重载比现有的重载更受青睐。

应用场景：适用于解决特定场景下的重载冲突和性能优化需求。通过合理设置优先级，开发者可以在保持代码兼容性的同时，优化编译器的选择逻辑。

    public class Printer
    {
        [OverloadResolutionPriority(1)] //优先调用
        public static void PrintWay(params int[] numberList) { }

        public static void PrintWay(params ReadOnlySpan<int> numberList) { }
    }

参考文章

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-13