代码演示C#各版本新功能

C#各版本新功能其实都能在官网搜到，但很少有人整理在一起，并通过非常简短的代码将每个新特性演示出来。

代码演示C#各版本新功能
C# 2.0版 - 2005
- 泛型
- 分部类型
- 匿名方法
- 可以为null的值类型
- 迭代器
- 协变和逆变
C# 3.0版 - 2007
- 自动实现的属性
- 匿名类型
- 查询表达式（LINQ）
- Lambda表达式
- 表达式树
- 扩展方法
- var
- 分部方法
- 对象和集合初始值设定项
C# 4.0版 - 2010
- dynamic
- 命名参数/可选参数
- 泛型中的协变和逆变
- 类型等效、内置互操作类型
C# 5.0版 - 2012
- async/await
- 调用方信息
C# 6.0版 - 2015
- 静态导入
- 异常筛选器
- 自动初始化表达式
- Expression-bodied 函数成员
- Null传播器
- 字符串内插
- nameof表达式
- 索引初始值设定项
C# 7.0版本 - 2017
- out变量
- 元组和析构函数
- 模式匹配
- 本地函数
- 更多的expression-bodied成员
- Ref 局部变量和返回结果
- 弃元
- 二进制文本和数字分隔符
- throw表达式
C# 8.0 版 - 2019
- Readonly 成员
- 默认接口方法
- 模式匹配增强
- 属性模式
- Tuple模式
- 位置模式
- switch表达式
- using声明
- 静态本地函数
- 异步流
- 索引和范围
- Null合并赋值
- 非托管构造类型
- 嵌套表达式中的 stackalloc
附录/总结

C# 2.0版 - 2005

泛型

Java中的泛型不支持值类型，且会运行时类型擦除，这一点 .NET更优秀。

// Declare the generic class.
public class GenericList<T>
{public void Add(T input) { }
}
class TestGenericList
{private class ExampleClass { }static void Main(){// Declare a list of type int.GenericList<int> list1 = new GenericList<int>();list1.Add(1);// Declare a list of type string.GenericList<string> list2 = new GenericList<string>();list2.Add("");// Declare a list of type ExampleClass.GenericList<ExampleClass> list3 = new GenericList<ExampleClass>();list3.Add(new ExampleClass());}
}

分部类型

拆分一个类、一个结构、一个接口或一个方法的定义到两个或更多的文件中是可能的。每个源文件包含类型或方法定义的一部分，编译应用程序时将把所有部分组合起来。

public partial class Employee
{public void DoWork(){}
}
public partial class Employee
{public void GoToLunch(){}
}

匿名方法

Func<int, int, int> sum = delegate (int a, int b) { return a + b; };
Console.WriteLine(sum(3, 4));  // output: 7

可以为null的值类型

double? pi = 3.14;
char? letter = 'a';
int m2 = 10;
int? m = m2;
bool? flag = null;
// An array of a nullable type:
int?[] arr = new int?[10];

迭代器

static void Main()
{foreach (int number in SomeNumbers()){Console.Write(number.ToString() + " ");}// Output: 3 5 8Console.ReadKey();
}
public static System.Collections.IEnumerable SomeNumbers()
{yield return 3;yield return 5;yield return 8;
}

协变和逆变

在 C# 中，协变和逆变能够实现数组类型、委托类型和泛型类型参数的隐式引用转换。协变保留分配兼容性，逆变则与之相反。

// Assignment compatibility.
string str = "test";
// An object of a more derived type is assigned to an object of a less derived type.
object obj = str;
// Covariance.
IEnumerable<string> strings = new List<string>();
// An object that is instantiated with a more derived type argument
// is assigned to an object instantiated with a less derived type argument.
// Assignment compatibility is preserved.
IEnumerable<object> objects = strings;
// Contravariance.
// Assume that the following method is in the class:
// static void SetObject(object o) { }
Action<object> actObject = SetObject;
// An object that is instantiated with a less derived type argument
// is assigned to an object instantiated with a more derived type argument.
// Assignment compatibility is reversed.
Action<string> actString = actObject;

C# 3.0版 - 2007

自动实现的属性

// This class is mutable. Its data can be modified from
// outside the class.
class Customer
{// Auto-implemented properties for trivial get and setpublic double TotalPurchases { get; set; }public string Name { get; set; }public int CustomerID { get; set; }// Constructorpublic Customer(double purchases, string name, int ID){TotalPurchases = purchases;Name = name;CustomerID = ID;}// Methodspublic string GetContactInfo() { return "ContactInfo"; }public string GetTransactionHistory() { return "History"; }// .. Additional methods, events, etc.
}
class Program
{static void Main(){// Intialize a new object.Customer cust1 = new Customer(4987.63, "Northwind", 90108);// Modify a property.cust1.TotalPurchases += 499.99;}
}

匿名类型

var v = new { Amount = 108, Message = "Hello" };
// Rest the mouse pointer over v.Amount and v.Message in the following
// statement to verify that their inferred types are int and n .
Console.WriteLine(v.Amount + v.Message);

查询表达式（LINQ）

LINQ允许你可以像写 SQL一样写 C#代码，像这样：

from p in persons
where p.Age > 18 && p.IsBeatiful
select new
{p.WeChatId, p.PhoneNumber
}

LINQ的意义在于让 C#做出了重大调整，本章中说到的 lambda表达式、扩展方法、表达式树、匿名类型、自动属性等，都是 LINQ的必要组成部分。

由于用扩展方法的形式也能得到一致的结果，而且还能让代码风格更加一致，所以我平时用 LINQ语法较少：

// 与上文代码相同，但改成了扩展方法风格：
persons.Where(x => x.Age > 18 && x.IsBeatiful).Select(x => new {x.WeChatId, x.PhoneNumber, });

Lambda表达式

Func<int, int> square = x => x * x;
Console.WriteLine(square(5));
// Output:
// 25

表达式树

这个是 LINQ的基础之一，它的作用是将代码像数据一样，保存在内存中；然后稍后对这些“代码数据”进行重新解释/执行。

EntityFramework就是一个经典场景，它先将表达式树保存起来，然后执行时，将其翻译为 SQL发给数据库执行。

注意：表达式树并不能表示所有的代码， C# 3.0之后的语法，包含 ??、 ?.、 asyncawait、可选参数等，都无法放到表达式树中。据说官方准备更新它，但迟迟没有进展。

扩展方法

扩展方法使你能够向现有类型“添加”方法，而无需创建新的派生类型、重新编译或以其他方式修改原始类型。

static void Main()
{Console.WriteLine ("Perth".IsCapitalized());    // Equivalent to:Console.WriteLine (StringHelper.IsCapitalized ("Perth"));   // Interfaces can be extended, too:Console.WriteLine ("Seattle".First());   // S
}
public static class StringHelper
{public static bool IsCapitalized (this string s){if (string.IsNullOrEmpty(s)) return false;return char.IsUpper (s[0]);}public static T First<T> (this IEnumerable<T> sequence){foreach (T element in sequence)return element;throw new InvalidOperationException ("No elements!");}
}

var

var i = 10; // Implicitly typed.
int i = 10; // Explicitly typed.

分部方法

namespace PM
{partial class A{partial void OnSomethingHappened(string s);}// This part can be in a separate file.partial class A{// Comment out this method and the program// will still compile.partial void OnSomethingHappened(String s){Console.WriteLine("Something happened: {0}", s);}}
}

对象和集合初始值设定项

public class Cat
{// Auto-implemented properties.public int Age { get; set; }public string Name { get; set; }public Cat(){}public Cat(string name){this.Name = name;}
}

C# 4.0版 - 2010

dynamic

这个是特性使得 CLR不得不进行一次修改。有了这个， C#也能像 js、 php、 python等弱类型语言一样写代码了。

dynamic a = 3;
a = 3.14;
a = "Hello World";
a = new[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
a = new Func<int>(() => 3);
a = new StringBuilder();
Console.WriteLine(a.GetType().Name); // StringBuilder

注意 dynamic可以表示任何东西，包含数组、委托等等。滥用 dynamic容易让程序变得很难维护。

命名参数/可选参数

PrintOrderDetails(productName: "Red Mug", sellerName: "Gift Shop", orderNum: 31);

public void ExampleMethod(int required, string optionalstr = "default string",int optionalint = 10)

泛型中的协变和逆变

IEnumerable<Derived> d = new List<Derived>();
IEnumerable<Base> b = d;

Action<Base> b = (target) => { Console.WriteLine(target.GetType().Name); };
Action<Derived> d = b;
d(new Derived());

类型等效、内置互操作类型

这个主要是为了和 COM进行交互。之前需要引用一些 COM类型相关的程序集，现在可以直接引用 COM。具体可以参见：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/interop/type-equivalence-and-embedded-interop-types

C# 5.0版 - 2012

async/await

private DamageResult CalculateDamageDone()
{// Code omitted://// Does an expensive calculation and returns// the result of that calculation.
}
calculateButton.Clicked += async (o, e) =>
{// This line will yield control to the UI while CalculateDamageDone()// performs its work.  The UI thread is free to perform other work.var damageResult = await Task.Run(() => CalculateDamageDone());DisplayDamage(damageResult);
};

async/ await的本质是状态机，像 IEnumerable<T>一样。以前游戏引擎 Unity只支持 C# 3.0，因此当时它用状态机发 Http请求是用的 IEnumerable<T>。

async/ await有两个好处，一是可以避免 UI线程卡顿，二是提高系统吞吐率，最终提高性能。

调用方信息

public void DoProcessing()
{TraceMessage("Something happened.");
}
public void TraceMessage(string message,[CallerMemberName] string memberName = "",[CallerFilePath] string sourceFilePath = "",[CallerLineNumber] int sourceLineNumber = 0)
{System.Diagnostics.Trace.WriteLine("message: " + message);System.Diagnostics.Trace.WriteLine("member name: " + memberName);System.Diagnostics.Trace.WriteLine("source file path: " + sourceFilePath);System.Diagnostics.Trace.WriteLine("source line number: " + sourceLineNumber);
}
// Sample Output:
//  message: Something happened.
//  member name: DoProcessing
//  source file path: c:\Visual Studio Projects\CallerInfoCS\CallerInfoCS\Form1.cs
//  source line number: 31

注意这个是编译期生成的，因此比 StackTrace更能保证性能。

C# 6.0版 - 2015

静态导入

终于可以不用写静态类名了。

using static System.Math;
using static System.Console;
WriteLine(Sin(3.14)); // 0.00159265291648683

异常筛选器

在 try-catch时，可以按指定的条件进行 catch，其它条件不 catch。

public static async Task<string> MakeRequest()
{WebRequestHandler webRequestHandler = new WebRequestHandler();webRequestHandler.AllowAutoRedirect = false;using (HttpClient client = new HttpClient(webRequestHandler)){var stringTask = client.GetStringAsync("https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/about/");try{var responseText = await stringTask;return responseText;}catch (System.Net.Http.HttpRequestException e) when (e.Message.Contains("301")){return "Site Moved";}}
}

自动初始化表达式

public ICollection<double> Grades { get; } = new List<double>();

Expression-bodied 函数成员

public override string ToString() => $"{LastName}, {FirstName}";

Null传播器

var first = person?.FirstName;

字符串内插

public string GetGradePointPercentage() =>$"Name: {LastName}, {FirstName}. G.P.A: {Grades.Average():F2}";

`nameof`表达式

有时字符串值和某个变量名称一致，尤其是在做参数验证时。这里 nameof就能在编译期，自动从变量名生成一个字符串。

if (IsNullOrWhiteSpace(lastName))throw new ArgumentException(message: "Cannot be blank", paramName: nameof(lastName));

索引初始值设定项

使集合初始化更容易的另一个功能是对 Add 方法使用扩展方法。添加此功能的目的是进行 Visual Basic 的奇偶校验。如果自定义集合类的方法具有通过语义方式添加新项的名称，则此功能非常有用。

C# 7.0版本 - 2017

out变量

if (int.TryParse(input, out int result))Console.WriteLine(result);
elseConsole.WriteLine("Could not parse input");

元组和解构函数

(string Alpha, string Beta) namedLetters = ("a", "b");
Console.WriteLine($"{namedLetters.Alpha}, {namedLetters.Beta}");

解构是将元组转换为变量。//忽略…构函数应该类似C++中的析构函数，在实例回收时执行？

模式匹配

现在可以在匹配一个类型时，自动转换为这个类型的变量，如果转换失败，这个变量就赋值为默认值（ null或 0）。

极简版：

if (input is int count)sum += count;

switch/case版：

public static int SumPositiveNumbers(IEnumerable<object> sequence)
{int sum = 0;foreach (var i in sequence){switch (i){case 0:break;case IEnumerable<int> childSequence:{foreach(var item in childSequence)sum += (item > 0) ? item : 0;break;}case int n when n > 0:sum += n;break;case null:throw new NullReferenceException("Null found in sequence");default:throw new InvalidOperationException("Unrecognized type");}}return sum;
}

本地函数

这个主要是方便， javascript就能这样写。

比 lambda的好处在于，这个可以定义在后面，而 lambda必须定义在前面。

public static IEnumerable<char> AlphabetSubset3(char start, char end)
{if (start < 'a' || start > 'z')throw new ArgumentOutOfRangeException(paramName: nameof(start), message: "start must be a letter");if (end < 'a' || end > 'z')throw new ArgumentOutOfRangeException(paramName: nameof(end), message: "end must be a letter");if (end <= start)throw new ArgumentException($"{nameof(end)} must be greater than {nameof(start)}");return alphabetSubsetImplementation();IEnumerable<char> alphabetSubsetImplementation(){for (var c = start; c < end; c++)yield return c;}
}

Ref 局部变量和返回结果

此功能允许使用并返回对变量的引用的算法，这些变量在其他位置定义。一个示例是使用大型矩阵并查找具有某些特征的单个位置。

这个功能主要是为了提高值类型的性能，让它真正发挥其作用。 C++就有类似的功能。

public static ref int Find(int[,] matrix, Func<int, bool> predicate)
{for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)if (predicate(matrix[i, j]))return ref matrix[i, j];throw new InvalidOperationException("Not found");
}

ref var item = ref MatrixSearch.Find(matrix, (val) => val == 42);
Console.WriteLine(item);
item = 24;
Console.WriteLine(matrix[4, 2]);

弃元

通常，在进行元组解构或使用 out参数调用方法时，必须定义一个其值无关紧要且你不打算使用的变量。为处理此情况， C#增添了对弃元的支持。弃元是一个名为 _的只写变量，可向单个变量赋予要放弃的所有值。弃元类似于未赋值的变量；不可在代码中使用弃元（赋值语句除外）。

using System;
using System.Collections.Generic;
public class Example
{public static void Main(){var (_, _, _, pop1, _, pop2) = QueryCityDataForYears("New York City", 1960, 2010);Console.WriteLine($"Population change, 1960 to 2010: {pop2 - pop1:N0}");}private static (string, double, int, int, int, int) QueryCityDataForYears(string name, int year1, int year2){int population1 = 0, population2 = 0;double area = 0;if (name == "New York City"){area = 468.48; if (year1 == 1960){population1 = 7781984;}if (year2 == 2010){population2 = 8175133;}return (name, area, year1, population1, year2, population2);}return ("", 0, 0, 0, 0, 0);}
}
// The example displays the following output:
//      Population change, 1960 to 2010: 393,149

二进制文本和数字分隔符

这个用于使数字和二进制更可读。

// 二进制文本：
public const int Sixteen =   0b0001_0000;
public const int ThirtyTwo = 0b0010_0000;
public const int SixtyFour = 0b0100_0000;
public const int OneHundredTwentyEight = 0b1000_0000;
// 数字分隔符：
public const long BillionsAndBillions = 100_000_000_000;
public const double AvogadroConstant = 6.022_140_857_747_474e23;
public const decimal GoldenRatio = 1.618_033_988_749_894_848_204_586_834_365_638_117_720_309_179M;

throw表达式

throw之前必须是一个语句，因此有时不得不写更多的代码来完成所需功能。但 7.0提供了 throw表达式来使代码更简洁，阅读更轻松。

void Main()
{// You can now throw expressions in expressions clauses.// This is useful in conditional expressions:string result = new Random().Next(2) == 0 ? "Good" : throw new Exception ("Bad");result.Dump();Foo().Dump();
}
public string Foo() => throw new NotImplementedException();

C# 8.0 版 - 2019

Readonly 成员

public readonly override string ToString() =>$"({X}, {Y}) is {Distance} from the origin";

默认接口方法

接口中也能定义方法了，这个新功能经常受到争论。但想想，有时是先定义接口，而实现接口需要实现很多相关、但又繁琐的功能，如 ASP.NETCore中的 ILogger，谁用谁知道，特别多需要实现的方法，但又都差不多。因此所以这个功能其实很有必要。

void Main()
{ILogger foo = new Logger();foo.Log (new Exception ("test"));
}
class Logger : ILogger
{    public void Log (string message) => Console.WriteLine (message);
}
interface ILogger
{void Log (string message);  // Adding a new member to an interface need not break implementors:public void Log (Exception ex) => Log (ExceptionHeader + ex.Message);// The static modifier (and other modifiers) are now allowed:static string ExceptionHeader = "Exception: ";
}

模式匹配增强

这个是为简化代码、函数式编程而生的，我个人非常喜欢。

属性模式

public static decimal ComputeSalesTax(Address location, decimal salePrice) =>location switch{{ State: "WA" } => salePrice * 0.06M,{ State: "MN" } => salePrice * 0.75M,{ State: "MI" } => salePrice * 0.05M,// other cases removed for brevity..._ => 0M};

Tuple模式

public static string RockPaperScissors(string first, string second)=> (first, second) switch{("rock", "paper") => "rock is covered by paper. Paper wins.",("rock", "scissors") => "rock breaks scissors. Rock wins.",("paper", "rock") => "paper covers rock. Paper wins.",("paper", "scissors") => "paper is cut by scissors. Scissors wins.",("scissors", "rock") => "scissors is broken by rock. Rock wins.",("scissors", "paper") => "scissors cuts paper. Scissors wins.",(_, _) => "tie"};

位置模式

static Quadrant GetQuadrant(Point point) => point switch
{(0, 0) => Quadrant.Origin,var (x, y) when x > 0 && y > 0 => Quadrant.One,var (x, y) when x < 0 && y > 0 => Quadrant.Two,var (x, y) when x < 0 && y < 0 => Quadrant.Three,var (x, y) when x > 0 && y < 0 => Quadrant.Four,var (_, _) => Quadrant.OnBorder,_ => Quadrant.Unknown
};

switch表达式

这个功能能使代码从大量的 if/else或 switch/case变成“一行代码”，符合函数式编程的思想，非常好用！

public static RGBColor FromRainbow(Rainbow colorBand) =>colorBand switch{Rainbow.Red    => new RGBColor(0xFF, 0x00, 0x00),Rainbow.Orange => new RGBColor(0xFF, 0x7F, 0x00),Rainbow.Yellow => new RGBColor(0xFF, 0xFF, 0x00),Rainbow.Green  => new RGBColor(0x00, 0xFF, 0x00),Rainbow.Blue   => new RGBColor(0x00, 0x00, 0xFF),Rainbow.Indigo => new RGBColor(0x4B, 0x00, 0x82),Rainbow.Violet => new RGBColor(0x94, 0x00, 0xD3),_              => throw new ArgumentException(message: "invalid enum value", paramName: nameof(colorBand)),};

using声明

static int WriteLinesToFile(IEnumerable<string> lines)
{using var file = new System.IO.StreamWriter("WriteLines2.txt");// Notice how we declare skippedLines after the using statement.int skippedLines = 0;foreach (string line in lines){if (!line.Contains("Second")){file.WriteLine(line);}else{skippedLines++;}}// Notice how skippedLines is in scope here.return skippedLines;// file is disposed here
}

静态本地函数

相比非静态本地函数，静态本地函数没有闭包，因此生成的代码更少，性能也更容易控制。

int M()
{int y = 5;int x = 7;return Add(x, y);static int Add(int left, int right) => left + right;
}

异步流

这个功能和 IEnumerable<T>、 Task<T>对应，一个经典的表格如下：

	单值	多值
同步	T	IEnumerable
异步	Task	?

其中，这个问号 ?终于有了答案，它就叫异步流—— IAsyncEnumerable<T>：

public static async System.Collections.Generic.IAsyncEnumerable<int> GenerateSequence()
{for (int i = 0; i < 20; i++){await Task.Delay(100);yield return i;}
}

不像 IEnumerable<T>， IAsyncEnumerable<T>系统还没有内置扩展方法，因此可能没有 IEnumerable<T>方便，但是可以通过安装 NuGet包 f来实现和 IEnumerable<T>一样（或者更爽）的效果。

索引和范围

和 Python中的切片器一样，只是 -用 ^代替了。

var words = new string[]
{// index from start    index from end"The",      // 0                   ^9"quick",    // 1                   ^8"brown",    // 2                   ^7"fox",      // 3                   ^6"jumped",   // 4                   ^5"over",     // 5                   ^4"the",      // 6                   ^3"lazy",     // 7                   ^2"dog"       // 8                   ^1
};              // 9 (or words.Length) ^0
var quickBrownFox = words[1..4];
var lazyDog = words[^2..^0];
var allWords = words[..]; // contains "The" through "dog".
var firstPhrase = words[..4]; // contains "The" through "fox"
var lastPhrase = words[6..]; // contains "the", "lazy" and "dog"

Null合并赋值

List<int> numbers = null;
int? i = null;
numbers ??= new List<int>();
numbers.Add(i ??= 17);
numbers.Add(i ??= 20);
Console.WriteLine(string.Join(" ", numbers));  // output: 17 17
Console.WriteLine(i);  // output: 17

非托管构造类型

与任何非托管类型一样，可以创建指向此类型的变量的指针，或针对此类型的实例在堆栈上分配内存块

Span<Coords<int>> coordinates = stackalloc[]
{new Coords<int> { X = 0, Y = 0 },new Coords<int> { X = 0, Y = 3 },new Coords<int> { X = 4, Y = 0 }
};

嵌套表达式中的 stackalloc

Span<int> numbers = stackalloc[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
var ind = numbers.IndexOfAny(stackalloc[] { 2, 4, 6 ,8 });
Console.WriteLine(ind);  // output: 1

附录/总结

这么多功能，你印象最深刻的是哪个呢？

参考资料：C#发展历史 - C#指南 | Microsoft Docs

https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-version-history

本文内容和代码由肖鹏整理，有大量修改；转载已获得肖鹏本人授权。肖鹏是我公司从 Java转 .NET的同事。原文链接为：https://akiyax.github.io/new-features-in-csharp/。