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现代C#语法糖与核心特性

news 2025/8/23 14:40:56

现代C#语法糖与核心特性

C#语言一直在不断进化，每个新版本都引入了旨在提升开发人员效率和代码质量的特性。作为一名架构师，你不仅需要了解这些特性，更需要深刻理解其背后的设计意图，并在团队中推行其最佳实践。本节将重点回顾几个对系统设计有深远影响的现代特性。

1.3.1 模式匹配（Pattern Matching）：从检查到声明

模式匹配功能将数据类型检查与操作从传统的if-else和switch语句中解放出来，转变为一种更声明式、更强大的范式。它极大地简化了基于数据形状和内容的复杂条件逻辑。

核心模式类型与应用：

声明模式（Declaration Pattern）:

// 传统方式
if (obj is Person) {var person = (Person)obj; // 需要二次转换Console.WriteLine(person.Name);
}// 现代方式：检查类型并同时声明一个强类型变量
if (obj is Person person) {Console.WriteLine(person.Name); // person 在此作用域内可直接使用
}

类型模式与switch表达式:

// 传统 switch 语句
string DescribeObject(object obj) {switch (obj) {case Person p:return $"Person named {p.Name}";case Book b:return $"Book titled {b.Title}";case null:return "Null object";default:return "Unknown object";}
}// 现代 switch 表达式（更简洁，可返回值）
string DescribeObjectModern(object obj) => obj switch {Person p => $"Person named {p.Name}",Book b   => $"Book titled {b.Title}",null     => "Null object",_        => "Unknown object" // 弃元符号表示默认
};

属性模式（Property Pattern）:

// 检查对象的属性值
decimal CalculateDiscount(Order order) => order switch {{ Total: > 1000 } => 0.10m,   // 订单总额大于1000，打9折{ Customer.IsPremium: true } => 0.15m, // 高级客户打85折_ => 0m
};

关系模式与逻辑模式（C# 9+）:

string CategorizeAge(int age) => age switch {< 13 => "Child",>= 13 and < 20 => "Teenager", // 使用 `and`, `or`, `not`>= 20 and not (> 65) => "Adult",_ => "Senior"
};

建议：
模式匹配减少了“仪式性”代码（如类型检查与转换），让核心业务逻辑更加突出。它鼓励你将数据和处理逻辑更优雅地结合，尤其在处理诸如外部API响应、解析消息等需要处理多种可能形态数据的场景时，能显著提高代码的可读性和可维护性。

1.3.2 记录类型（Record Types）：不可变数据的首选

记录（record）是一种引用类型，其主要目的是封装数据，其核心设计目标是不可变性（Immutability） 和值语义（Value-like semantics）。

核心特性：

简洁的声明:

// 一行代码定义一个不可变的完整数据对象
public record Person(string FirstName, string LastName, int Age);// 等效于手工编写的一个包含构造函数、属性、解构函数、Equals、GetHashCode等的类。

不可变性（默认）：上面的Person记录，其属性是init-only的，只能在对象初始化时设置。

var person = new Person("John", "Doe", 30);
// person.FirstName = "Jane"; // 编译错误！属性是只读的。

非破坏性突变（With 表达式）：要“修改”一个记录，实际上是创建一个新的副本。

var olderPerson = person with { Age = 31 }; // 创建新对象，只改变Age
Console.WriteLine(olderPerson); // 输出: Person { FirstName = John, LastName = Doe, Age = 31 }

基于值的相等性：两个记录实例如果所有属性值都相等，则它们相等（Equals），即使它们不是同一个对象。

var person1 = new Person("John", "Doe", 30);
var person2 = new Person("John", "Doe", 30);
Console.WriteLine(person1 == person2); // 输出: True

建议**：
记录类型是领域驱动设计（DDD） 中值对象（Value Object）和数据传输对象（DTO） 的完美实现载体。它们天然是线程安全的，非常适合在并发场景和分布式系统中表示消息、事件（如OrderCreatedEvent）、配置项和查询参数。在微服务架构中，服务间传递的消息强烈建议定义为记录。

1.3.3 Init-only 属性

init访问器是record的基石，但它也可以用于普通class和struct，提供了对象初始化后防止再次修改的能力。

public class TraditionalImmutableClass {public string Name { get; init; } // 只能在构造函数或对象初始化器中设置public int Id { get; init; }
}// 使用对象初始化器语法
var obj = new TraditionalImmutableClass { Name = "Test", Id = 1 };
// obj.Name = "Change"; // 编译错误！

建议：
init属性在需要不可变性但又不需要record全部特性（如值相等）时非常有用。它提供了一种轻量级的方式来创建不可变对象，增强了代码的健壮性。

1.3.4 其他提升效率的特性

顶级语句（Top-level Statements）：简化了小程序的入口点，避免了namespace, class, Main方法的模板代码。非常适合微服务、Azure Functions或简单的脚本类程序。
```
// Program.cs
Console.WriteLine("Hello, World!"); // 这就是一个完整的程序
```
全局 Using 指令（Global Using Directives）：与项目文件中的<ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>配合，或在单独文件（如GlobalUsings.cs）中声明global using System;，可以避免在每个文件中重复相同的using语句，减少代码噪音。