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本文是该系列《Unity脚本运行时更新带来了什么？》的第5篇。
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Unity2017-2018.2中的4.x运行时已经支持到C#6，之前的文章已经介绍完毕。Unity2018.3将支持到C# 7.3，今天我们先来看看C#7.0新特性能给代码带来什么吧，不过这些特性得等到Unity2018.3才可以用哦。

C#7 新特性

C＃7.0增加了许多新功能，并将重点放在数据消耗，代码简化和性能上。最大的更新有：元组，它可以轻松获得多个结果；模式匹配可以简化以数据类型为条件的代码。但是还有许多其他大小不一的新功能。

Out变量

在旧版本的C#中，使用out参数并不是很流畅。在调用有out参数的方法之前，首先必须声明要传递给它的变量。由于通常不会初始化这些变量（毕竟它们将被方法覆盖），也无法使用var来声明它们，需要指定完整类型：

public void PrintCoordinates(Point p)
{
    int x, y; // 必须要预先声明
    p.GetCoordinates(out x, out y);
    WriteLine($"({x}, {y})");
}

在C# 7.0中添加了out变量，可以直接在作为out参数传递的位置声明变量：

public void PrintCoordinates(Point p)
{
    p.GetCoordinates(out int x, out int y);
    WriteLine($"({x}, {y})");
}

变量的作用范围是当前代码块内，后续代码可以使用它们。

由于out变量直接声明作为out参数，因此编译器通常可以告诉它们的类型应该是什么（除非存在冲突的重载），因此可以使用var而不是明确类型来声明它们：

p.GetCoordinates(out var x, out var y);

out参数的常见用法是Try...模式，其中布尔返回值表示成功，out参数包含获得的结果：

public void PrintStars(string s)
{
    if (int.TryParse(s, out var i)) { WriteLine(new string('*', i)); }
    else { WriteLine("Cloudy - no stars tonight!"); }
}

也允许丢弃out参数，使用下划线_可以忽略你不需要的out参数：

p.GetCoordinates(out var x, out _); // 我只在乎x

模式匹配

C# 7.0引入了*模式的概念，它是一个语法元素，可以测试一个值具有某种“形状”，并可以从值中提取信息。

C＃7.0中的模式示例如下：

• 常量模式c（c是C＃中的常量表达式），用于判断输入值是否等于c
• 类型模式T x（T是一个类型并且x是一个标识符），它判断输入值的类型是否为T，如果是，则将输入值提取到x中
• Var模式var x（其中x是标识符），它总是匹配，并简单地将输入的值放入与输入x相同类型的新变量中。

这只是一个开始 - 模式是C#中一种新的语法，将来会将更多的元素添加到C＃中。

在C＃7.0中，模式增强了两个现有的语言结构：

• is 表达式现在可以在右侧有一个模式，而不仅仅是一个类型
• case switch语句中的子句现在可以用模式匹配，而不仅仅是常量值

具有模式的is表达式

以下是使用is具有常量模式和类型模式的表达式的示例：

public void PrintStars(object o)
{
    if (o is null) return;     // 常量模式 "null"
    if (!(o is int i)) return; // 类型模式 "int i"
    WriteLine(new string('*', i));
}

模式变量，模式引入的变量，类似于前面描述的out变量，因为它们可以在表达式的中间声明，并且可以在最近的作用范围内使用。也像out变量一样，模式变量是可变的。我们经常将out变量和模式变量共同称为“表达式变量”。

模式和try方法一起用经常能达到神器的效果：

if (o is int i || (o is string s && int.TryParse(s, out i)) { /* use i */ }

使用模式的Switch语句

有了模式以后，switch就更强大了：

• 可以对任意类型进行switch（不只是原始类型）
• 模式可以在case子句中使用
• case可以有额外条件

例如：

switch(shape)
{
    case Circle c:
        WriteLine($"circle with radius {c.Radius}");
        break;
    case Rectangle s when (s.Length == s.Height):
        WriteLine($"{s.Length} x {s.Height} square");
        break;
    case Rectangle r:
        WriteLine($"{r.Length} x {r.Height} rectangle");
        break;
    default:
        WriteLine("<unknown shape>");
        break;
    case null:
        throw new ArgumentNullException(nameof(shape));
}

关于这个新扩展的switch语句有几点需要注意：

• case的顺序现在很重要：就像catch一样，case不必是不相交的，匹配的第一个case会被选中。此外，就像使用catch一样，编译器会帮你标记永远无法访问到的case。C#7.0之前，你不用考虑case的顺序，所以这个特性不会改变已有代码的行为。
• default语句会在最后匹配：即使上面的case null是最后一个，也会在default之前匹配。这是为了与现有的switch语法兼容，但是良好的做法通常会将default放在最后。
• 最后的case null不会匹配不到：这是因为is表达式中的类型模式不匹配null，这可以确保不会因为先出现的任何类型模式而意外地捕获null。你必须明确地处理它们（或将它们保留到default里处理）。
• case ...:标签引入的模式变量的作用范围是对应的case范围内。

Tuple 元组

你可能希望从方法返回多个值，在旧版C#中可能的解决方案有：

• out参数：使用很笨重（即使有上面的改进），也不能使用异步方法。
• System.Tuple<...>返回类型：使用麻烦并需要分配元组对象。
• 为每个方法自定义返回类型：一个类型需要写大量代码，只是为了临时分组
• 通过dynamic返回的匿名类型：性能开销大，无静态类型检查。

这些解决方案都不是很好，为了更好的实现这一目标，C#7.0添加了元组类型和元组语法。

(string, string, string) LookupName(long id) // 返回元组类型
{
    ... // 获取first，middle，last，代码略
    return (first, middle, last); // 元组
}

该方法现在高效地返回三个字符串，封装在元组中。

该方法的调用者将接收一个元组，并可以单独访问元组中的元素：

var names = LookupName(id);
WriteLine($"found {names.Item1} {names.Item3}.");

Item1等等是元组元素的默认名字，总是可以使用。但它们不是很具描述性，所以你可以选择添加更好的名字：

(string first, string middle, string last) LookupName(long id) // tuple elements have names

现在，该元组的接收者可以使用描述性名称：

var names = LookupName(id);
WriteLine($"found {names.first} {names.last}.");

您还可以直接在元组定义中指定元素名称：

return (first: first, middle: middle, last: last); // named tuple elements in a literal

通常，只要元组各个元素可赋值，元组就可以自由转换为其他元组类型，无论元组元素的名称是否一样。

元组是值类型，它们的元素是公共的，可变的字段。它们具有值相等性，这意味着如果两个元组的所有元素对应相等（并且具有相同的哈希码），则它们是相等的（并且具有相同的哈希码）。

这使得元组可用于多个返回值之外的许多其他情况。例如，如果你需要一个包含多个键的字典，可以使用元组作为key。如果你需要在每个位置具有多个值的列表，可以使用元组。

Deconstruction 解构

使用元组的另一种方法是解构后使用。解构声明可以将元组（或其他值）分割成单独的部分来接收对应的变量。

(string first, string middle, string last) = LookupName(id1); // deconstructing declaration
WriteLine($"found {first} {last}.");

也可以使用var：

(var first, var middle, var last) = LookupName(id1); // var inside

var 也可以放到外面。

var (first, middle, last) = LookupName(id1); // var outside

也可以解构到已有的变量中，称作解构赋值：

(first, middle, last) = LookupName(id2); // deconstructing assignment

解构不仅仅可以用于元组，任何类型都可以被解构，只要它有一个如下类型的解构方法（实例方法或扩展方法）：

public void Deconstruct(out T1 x1, ..., out Tn xn) { ... }

out参数构成解构所产生的值。
（为什么使用out参数而不是返回元组？这样就可以为不同数量的值设置多个重载）。

class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }

    public Point(int x, int y) { X = x; Y = y; }
    public void Deconstruct(out int x, out int y) { x = X; y = Y; }
}

(var myX, var myY) = GetPoint(); // calls Deconstruct(out myX, out myY);

以这种方式使构造函数和解构函数“对称”是一种常见的模式。

就像输出变量一样，解构中可以“丢弃”你不关心的部分：

(var myX, _) = GetPoint(); // I only care about myX

本地函数

有时辅助函数只在使用它的单个方法中有意义。现在可以在函数体内将这些函数声明为本地函数：

public int Fibonacci(int x)
{
    if (x < 0) throw new ArgumentException("Less negativity please!", nameof(x));
    return Fib(x).current;

    (int current, int previous) Fib(int i)
    {
        if (i == 0) return (1, 0);
        var (p, pp) = Fib(i - 1);
        return (p + pp, p);
    }
}

封闭范围内的参数和局部变量在局部函数内部可用，就像它们在lambda表达式中一样。

作为示例，作为迭代器实现的方法通常需要非迭代器包装器方法，以便在调用时检查参数。（迭代器本身在MoveNext调用之前不会开始运行）。本地函数非常适合这种情况：

public IEnumerable<T> Filter<T>(IEnumerable<T> source, Func<T, bool> filter)
{
    if (source == null) throw new ArgumentNullException(nameof(source));
    if (filter == null) throw new ArgumentNullException(nameof(filter));

    return Iterator();

    IEnumerable<T> Iterator()
    {
        foreach (var element in source) 
        {
            if (filter(element)) { yield return element; }
        }
    }
}

如果Iterator旁边是私有方法Filter，则其他成员可能意外地直接调用（无需参数检查）。此外，这个私有方法Filter需要接收所有相同的参数，而不是直接使用作用范围内的参数。

字面值改进

C# 7.0 中可以使用下划线 _ 作为数字字面值的分隔符：

var d = 123_456;
var x = 0xAB_CD_EF;

可以将它们放在数字之间的任何位置以提高可读性。它们对值没有影响。

此外，C＃7.0引入了二进制字面值，因此你可以直接使用位模式，而不必使用心算来计算十六进制表示。

var b = 0b1010_1011_1100_1101_1110_1111;

Ref返回和临时变量

就像在C＃中通过ref引用（使用修饰符）传递内容一样，现在可以通过引用返回它们，并且还可以通过引用将它们存储在局部变量中。

public ref int Find(int number, int[] numbers)
{
    for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
    {
        if (numbers[i] == number) 
        {
            return ref numbers[i]; // return the storage location, not the value
        }
    }
    throw new IndexOutOfRangeException($"{nameof(number)} not found");
}

int[] array = { 1, 15, -39, 0, 7, 14, -12 };
ref int place = ref Find(7, array); // aliases 7's place in the array
place = 9; // replaces 7 with 9 in the array
WriteLine(array[4]); // prints 9

这对于将占位符传递到大数据结构非常有用。例如，游戏经常把数据保存在一个大的预分配结构体数组中（以避免GC造成的性能影响）。方法现在可以直接将引用返回给这样的结构体，调用者可以通过读取和修改这个结构体。

有一些限制来确保这是安全的：

• 只能返回“可以安全返回”的引用：一个是传递进来的引用，另一个是指向对象中的字段的引用。
• Ref本地变量初始化在特定的存储位置，并且不能改变指向另一个。

异步返回类型的广泛支持

到目前为止，C＃中的异步方法必须返回void，Task或者Task<T>。C＃7.0允许以特定方式定义其他类型，以便从异步方法返回它们。

例如，我们现在有一个ValueTask<T>结构体类型。它的是为了防止在Task<T>等待时异步操作的结果已经可用的情况下再分配对象。例如，对于涉及缓冲的许多异步场景，这可以大大减少分配数量并导致显着的性能提升。

你还可以通过许多其他方式创建自定义“类任务”类型。创建它们并不是很简单，但它们很可能会开始出现在框架和API中，然后调用者就可以返回await它们了，就像现在的Task一样。如果你想具体了解：https://github.com/dotnet/roslyn/blob/master/docs/features/task-types.md

更多表达式化的成员体

C# 6.0中引入了表达式化的方法、属性等，但是没有允许在所有的成员中使用。C＃7.0将访问器，构造函数和析构函数加入了进来：

class Person
{
    private static ConcurrentDictionary<int, string> names = new ConcurrentDictionary<int, string>();
    private int id = GetId();

    public Person(string name) => names.TryAdd(id, name); // constructors
    ~Person() => names.TryRemove(id, out _);              // finalizers
    public string Name
    {
        get => names[id];                                 // getters
        set => names[id] = value;                         // setters
    }
}

抛出表达式

在表达式中间抛出异常很容易：只需调用执行此操作的方法！但是在C＃7.0中，可以直接在表达式某些地方throw：

class Person
{
    public string Name { get; }
    public Person(string name) => Name = name ?? throw new ArgumentNullException(nameof(name));
    public string GetFirstName()
    {
        var parts = Name.Split(" ");
        return (parts.Length > 0) ? parts[0] : throw new InvalidOperationException("No name!");
    }
    public string GetLastName() => throw new NotImplementedException();
}

小结

本文讲解了C#7的新特性中对Unity编程有影响的新特性，不过这些特性得等到Unity2018.3才可以用哦。

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