《C#面向语言版本编程》C# 13 中的新增功能

将C#语言版本升级为预览版

C# 13 包括一些新增功能。 可以使用最新的 Visual Studio 2022 版本或 .NET 9 预览版 SDK 尝试这些功能。若想在.NET项目中尝试使用C#的最新预览版特性，可以按照以下步骤来升级你的项目语言版本：

• .打开项目文件：
  找到并打开您的.csproj项目文件。

• 定位到<PropertyGroup>标签：
  在项目文件中，找到<PropertyGroup>这一标签。它包含了项目的多项配置设置。

• 设置<LangVersion>：
  在<PropertyGroup>标签内，找到或添加<LangVersion>这一行。将其值设置为preview，意味着你希望使用C#的最新预览版特性。

  <LangVersion>preview</LangVersion>
  

• 保存并关闭项目文件：
  完成上述设置后，请保存并关闭您的.csproj项目文件。

• 重新编译项目：
  打开你的开发环境（例如Visual Studio），并重新编译项目。此时，你应该能够使用C#的最新预览版特性了。

• 验证设置：
  为确保设置生效，你可以编写一些利用C#最新特性的代码，并尝试编译运行。如果一切正常，那么你的项目已经成功升级为使用C#预览版了。

以下是一个示例的.csproj项目文件，它已经完成了上述所有设置：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net9.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <LangVersion>preview</LangVersion>
  </PropertyGroup>

</Project>

在这个示例中，<OutputType>设置为Exe，表示这是一个生成可执行文件的项目；<TargetFramework>设置为net9.0，表示项目基于.NET 9.0框架；<ImplicitUsings>和<Nullable>分别启用隐式using指令和可为空的引用类型特性；而<LangVersion>则设置为preview，以便使用C#的最新预览版特性。

遵循上述步骤，你就可以轻松地将你的.NET项目升级为使用C#的最新预览版了。

C# 13 包括以下新增功能。

• 新的转义序列 - \e。
• 方法组自然类型改进
• 对象初始值设定项中的隐式索引器访问

1.新的转义序列 - \e

在C#中，ESCAPE字符是一个特定的控制字符，其Unicode编码为U+001B。在ASCII码表中，它对应的十进制值是27。ESCAPE字符通常用于控制设备或程序执行特定的操作，比如在串行通信中，它可以用来指示一个命令或数据的结束。

在C#中，字符文本转义序列允许你在代码中表示那些难以直接在代码中使用的字符，比如换行符（\n）、回车符（\r）或者是引号（\"）。在C#的早期版本中，如果你需要在代码中表示ESCAPE字符，你通常会使用\u001b（Unicode转义序列）或\x1b（十六进制转义序列¹）。然而，\x1b的使用可能会导致一些问题，因为如果1b后面的字符是一个有效的十六进制数字，编译器可能会错误地将它们一起解释为一个转义序列。

例如，如果你尝试使用\x1b1来表示一些文本，编译器可能会将其解释为一个逻辑错误或不符合预期的行为,因为它试图将\x1b1解释为一个单一的转义字符，而不是你想要的ESCAPE字符后跟一个1。

为了解决这个问题，C# 13引入了一个新的转义序列：\e，它专门用于表示ESCAPE字符（U+001B）。这样，你就可以在代码中更安全、更清晰地使用ESCAPE字符了，而不用担心后面字符的影响。

以下是一个使用\e转义序列的示例：

// 使用新的转义序列表示ESCAPE字符
char escapeChar = '\e';

// 输出ESCAPE字符的Unicode编码
Console.WriteLine($"The Unicode code point of the ESCAPE character is {Convert.ToInt32(escapeChar):X4}");
// 输出：The Unicode code point of the ESCAPE character is 001B

在这个示例中，我们创建了一个名为escapeChar的字符变量，并使用\e转义序列将其初始化为ESCAPE字符。然后，我们使用Convert.ToInt32²方法将escapeChar转换为它的Unicode编码，并使用X4格式说明符将其格式化为四位十六进制数。最后，我们使用Console.WriteLine方法输出ESCAPE字符的Unicode编码。

现在，有了\e这个新的转义序列，你就可以更安全、更清晰地表示ESCAPE字符了，而不用担心后面字符的影响。

// 使用新的转义序列表示ESCAPE字符
char escapeChar = '\e';

这样，代码的可读性和安全性都得到了提升。

2.方法组自然类型改进

在C# 13中，针对方法组的重载解析进行了一项重要的优化。这项优化显著改进了编译器在处理方法组时的效率和准确性，特别是在涉及大量候选方法的复杂场景中。下面我们将深入解释这一优化，包括其背景、新行为、以及如何在实际编程中应用这些变更。

在C#的早期版本中，当编译器遇到涉及方法组的表达式时，它会构造一个完整的候选方法集。如果需要从这些候选方法中确定一个“自然类型”（Natural Type），则整个过程依赖于整个候选方法集。这种方法在处理包含大量候选方法的复杂场景时，可能会变得低效，因为编译器需要遍历所有候选方法才能找到匹配的方法。

从C# 13开始，编译器在处理方法组时采用了更高效的策略。新行为的核心是在每个作用域内逐步削减候选方法集，移除那些明显不适用的候选方法。这一过程更紧密地遵循了C#的重载决策算法，从而提高了编译时的效率和准确性。

具体来说，编译器会按照以下步骤处理方法组：

• 确定候选方法集：编译器首先根据方法组的上下文确定初始候选方法集。这个集合包含了所有可能适用的方法，包括实例方法、静态方法、扩展方法等。

• 作用域内削减：编译器从内层作用域开始，逐一检查每个候选方法。如果方法不满足当前上下文的约束（如参数数量不匹配、类型不匹配、访问级别不足等），则将其从候选方法集中移除。这一步骤会显著减少候选方法集的大小，使得后续的重载决策更加高效。

• 逐层搜索：如果在当前作用域内没有找到匹配的候选方法，编译器将移动到外层作用域，并重复上述削减过程。这个过程会一直持续到找到匹配的候选方法或确定没有适用的方法。

• 确定自然类型：如果编译器在任何一个作用域内找到了至少一个匹配的候选方法，它将根据重载决策算法从这些候选方法中选择一个“最佳”方法。这个“最佳”方法将成为方法组的自然类型，并用于后续的代码生成和类型检查。

• . 错误处理：如果编译器在所有作用域内都没有找到匹配的候选方法，它将报告一个编译时错误，指出方法组没有自然类型。这通常意味着代码中存在类型不匹配或方法签名不正确的问题。

示例代码

以下是一个具体的示例，展示了C# 13中方法组自然类型优化的应用：

public class MyClass
{
    public void MyMethod(int x) { }
    public void MyMethod<T>(T x) where T : class { }
    public void MyMethod(string x) { }
}

public class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass obj = new MyClass();
        Action<MyClass, int> action = (MyClass m, int x) => m.MyMethod(x); // 使用 MyMethod(int)
    }
}

在这个例子中，编译器会针对方法组 m.MyMethod(x) 构造候选方法集。首先，它会考虑 MyClass 类中所有名为 MyMethod 的方法。然后，它会根据上下文（即 Action<MyClass, int> 委托的类型）削减候选方法集。具体来说，它会移除那些参数数量不匹配或参数类型不匹配的方法。在这个例子中，MyMethod<T>(T x) 和 MyMethod(string x) 都会被移除，因为它们的参数类型与 Action<MyClass, int> 委托的参数类型不匹配。最终，编译器会选择 MyMethod(int x) 作为自然类型，并将其用于后续的代码生成和类型检查。

C# 13对方法组自然类型的优化显著提高了编译器的效率和准确性，使得在复杂场景下的重载解析更加可靠。通过理解这一新行为，开发者可以更有效地编写和利用方法重载，提高代码的可读性和可维护性。同时，这也使得编译器在处理大型项目和复杂代码库时更加高效和稳定。

3.对象初始值设定项中的隐式索引器访问

C# 13 中引入的隐式“从末尾开始”索引运算符 ^ 为数组和集合的初始化带来了显著的变化和便利。在详细探讨这一特性之前，我们先回顾一下在 C# 13 之前版本中初始化数组或集合的常见做法。

在 C# 13 之前的版本中，如果你需要在对象初始值设定项中初始化一个数组或集合，你必须显式地为每个元素指定索引，并且这些索引必须从 0 开始，逐个递增。例如：

public class S
{
    public int[] buffer;
}

var v = new S()
{
    buffer = new int[]
    {
        [0] = 0,
        [1] = 1,
        [2] = 2,
        // ... 以此类推，直到你填满整个数组
    }
};

这种方式有几个明显的缺点：

1. 你需要知道数组或集合的确切长度，以便从 0 开始为每个元素指定索引。
2. 当数组或集合很大时，逐个指定索引可能会变得非常繁琐。
3. 如果你需要从数组的末尾开始填充数据，这种方式尤其不便。

现在，让我们来看看 C# 13 中的新特性如何解决这些问题。

在 C# 13 中，你可以使用隐式“从末尾开始”的索引运算符 ^ 在对象初始值设定项中初始化数组或集合。这个运算符允许你从数组的末尾开始指定索引，而不需要知道数组的实际长度。例如：

public class S
{
    public int[] buffer;
}

var v = new S()
{
    buffer =
    {
        [^1] = 9,  // 数组的最后一个元素
        [^2] = 8,  // 数组倒数第二个元素
        [^3] = 7,  // 以此类推...
        [^4] = 6,
        [^5] = 5,
        [^6] = 4,
        [^7] = 3,
        [^8] = 2,
        [^9] = 1,
        [^10] = 0 // 数组的第一个元素
    }
};

在这个示例中，我们使用了 ^ 运算符来从数组的末尾开始为元素指定值。这种方式有几个优点：

1. 你不需要知道数组的实际长度。只需指定你想要初始化的元素数量即可。
2. 当数组很大时，这种方式更加简洁和方便。
3. 它特别适用于需要从数组末尾开始填充数据的场景。

总的来说，C# 13 中引入的隐式“从末尾开始”索引运算符 ^ 极大地提高了在对象初始值设定项中初始化数组或集合的灵活性和便利性。这一特性在处理大型数组或需要从数组末尾开始填充数据的场景时尤其有用。它简化了代码，提高了可读性，并减少了出错的可能性。