C#基础17-C#10-C#13新特性

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C#基础17-C#10-C#13新特性

1、C#10新特性

（1）全局 Using 指令

• 用途：统一管理命名空间引用，避免重复声明
• 效果：整个项目自动注入指定命名空间，减少代码冗余

// GlobalUsings.cs 
global using System;
global using System.Collections.Generic;
global using Newtonsoft.Json;
// Program.cs
var data = new List<int> { 1, 2, 3 };
Console.WriteLine(JsonConvert.SerializeObject(data)); // 无需额外using 

（2）文件范围命名空间

• 用途：简化命名空间声明结构
• 适用场景：大型项目中的类文件，提升代码可读性

// 传统方式 
namespace MyApp {class Program { /* ... */ }
}
// C#10 新语法 
namespace MyApp;
class Program { /* ... */ } // 减少一级缩进

（3）记录类型增强（Record Structs）

• 用途：创建不可变数据结构，支持值语义
• 优势：
  • 自动生成 Equals()、ToString() 等方法
  • 支持非破坏性修改（with 表达式）。

public record struct Point(int X, int Y); // 值类型记录 
var p1 = new Point(1, 2);
var p2 = p1 with { Y = 3 }; // 使用with表达式创建副本 
Console.WriteLine(p2); // 输出：Point { X = 1, Y = 3 }

（4）Lambda 表达式增强

• 属性模式简化
  • 案例：深度匹配嵌套属性
  • 对比旧版：if (person != null && person.Address?.City == "Paris")。

var person = new { Name = "Alice", Address = new { City = "Paris" } };
if (person is { Address.City: "Paris" }) { // C#10 新语法Console.WriteLine("Paris resident");
}

• 显式返回类型
  • 案例：明确Lambda返回值类型

var parse = (string s) => int.Parse(s); // 自动推断
var square = int (int x) => x * x;     // 显式声明返回int 

（5）常量字符串插值

• 用途：编译时计算字符串插值
• 限制：仅支持常量表达式插值。

const string Name = "Alice";
const string Greeting = $"Hello, {Name}!"; // C#10 支持 
Console.WriteLine(Greeting); // 输出：Hello, Alice!

（6）其他实用特性

特性	案例	作用
调用方参数表达式	LogParameter(nameof(value))	获取参数名替代硬编码字符串
异步方法构建器	[AsyncMethodBuilder(typeof(MyBuilder))]	自定义异步方法编译行为

2、C#11新特性

（1）原始字符串字面量（Raw String Literals）

• 用途：简化多行字符串处理（如JSON/XML/SQL），无需转义符号
• 优势：
  • 保留原始缩进和换行符
  • 支持内插表达式（前缀$）

// C# 11 新语法
var json = """  {  "name": "Alice",  "age": 30,  "address": "Paris"  }  """;  
Console.WriteLine(json); // 直接输出完整JSON

（2）列表模式匹配（List Patterns）

• 用途：对数组或集合进行结构化匹配
• 案例：验证订单数据格式

int[] order = [1001, 3, 199, 50];  
if (order is [1001, >0, <200, ..])  
{  Console.WriteLine("订单1001有效：数量>0且单价<200");  
}  

• 解析[1001, >0, <200, ..] 匹配：
  • ① 首元素=1001
  • ② 次元素>0
  • ③ 第三元素<200
  • ④ ..忽略后续元素

（3）参数空值检查（Parameter Null Checking）

• 用途：自动生成参数非空验证代码

// C# 11 新语法  
void SendMessage(string message!!)  
{  Console.WriteLine(message.ToUpper());  
}  
// 等效传统写法：  
// if (message == null) throw new ArgumentNullException(nameof(message));  

• 效果：
  • !!自动在方法入口插入空值检查
  • 减少样板代码

（4）UTF-8字符串字面量（UTF-8 String Literals）

• 用途：优化文本编码内存开销
• 案例：API响应处理

byte[] jsonData = "C# 11 真香!"u8;  // 直接转UTF-8字节数组  
await httpResponse.WriteAsJsonAsync(jsonData);  

• 优势：
  • 避免运行时编码转换
  • 降低Web应用内存占用

（5）文件局部类型（File-local Types）

• 用途：限制类型仅在当前文件内可见
• 案例：内部工具类封装

// Helper.cs  
file static class FileLogger  // 仅当前文件可用  
{  internal static void Log(string msg) => Console.WriteLine(msg);  
}  

• 适用场景：
  • 避免公共命名空间污染
  • 隐藏辅助逻辑

3、C#12新特性

（1）主构造器（Primary Constructors）

• 用途：简化类/结构体的构造函数定义，直接捕获参数

// C# 12 新语法
public class Person(string name, int age) // 直接声明构造参数
{public string Name { get; } = name;public int Age { get; } = age;
}// 使用
var person = new Person("Alice", 30);
Console.WriteLine($"{person.Name}, {person.Age}"); // Alice,30 

• 优势：
  • 自动生成私有字段存储参数值
  • 避免传统构造器的冗余代码
• 注意：

// 禁止在构造器外修改参数（编译错误）
public void ChangeName() => name = "Bob"; // 错误：name是只读的

（2）集合表达式（Collection Expressions）

• 用途：统一集合初始化语法，支持展开运算符
• 优势：
  • 语法简洁度提升50%+（对比new List<int> {1,2,3}）
  • 编译器自动优化为最佳内存分配模式

// 创建不同类型集合
int[] array = [1, 2, 3]; 
List<string> list = ["a", "b"];
Span<int> span = [..array, 4, 5]; // 展开运算符整合数组 // 交错数组初始化 
int[][] matrix = [[1, 2], [3, 4], [5]];

（3）原始字符串字面量（Raw String Literals）

• 用途：处理多行文本（如JSON/XML）无需转义符
• 案例：SQL查询场景

var sql = """SELECT * FROM Users WHERE Age > @minAgeAND Name LIKE '%@keyword%'ORDER BY CreateTime DESC""";

• 对比旧版：

// C# 11需逐行转义 
var sql = "SELECT * FROM Users\n" +"WHERE Age > @minAge\n" + "AND Name LIKE '%@keyword%'";

• 进阶：支持内插值

const string table = "Users";
var sql = $$"""SELECT * FROM {{table}}"""; // 双$符号结合 

（4）Lambda增强特性

• 默认参数值

var greet = (string name, string prefix = "Hello") => $"{prefix}, {name}!";
Console.WriteLine(greet("Alice")); // Hello, Alice!

• 显式返回类型

var parse = int (string s) => int.Parse(s); // 明确返回int 

（5）类型别名扩展（Any Type Aliases）

• 用途：为复杂类型创建语义化别名
• 案例：简化元组使用

using Point = (int X, int Y); // 类型别名Point p1 = (10, 20);
Console.WriteLine(p1.X); // 10 

• 适用场景：
  • 替代部分DTO类
  • 增强API可读性

（6）内联数组（Inline Arrays）

• 用途：高性能场景的固定大小数组
• 案例：游戏开发中的坐标缓冲区

[System.Runtime.CompilerServices.InlineArray(4)]
public struct Vec4Buffer 
{private float _element0; // 底层存储
}// 使用 
var buffer = new Vec4Buffer();
buffer[0] = 1.0f; // 像数组一样访问 

• 性能优势：
  • 避免堆分配，减少GC压力
  • 适合实时系统

4、C#13新特性

（1）扩展类型（Extension Types）

• 用途：革命性突破，支持扩展实例成员、属性、静态方法，无需侵入原始类，不支持扩展密封类
• 案例1：隐式扩展属性

// C# 13 新语法 
implicit extension PersonExtension for Person {public int BirthYear => DateTime.Now.Year - this.Age; // 扩展计算属性 
}// 使用
var person = new Person("Alice", 30);
Console.WriteLine(person.BirthYear); // 直接调用扩展属性 → 1994

• 案例2：显式扩展实现多态

explicit extension StudentExtension for Person {public void SubmitHomework() => Console.WriteLine("Homework submitted");
}// 使用 
if (person is StudentExtension student) student.SubmitHomework(); // 按需转换类型 

• 优势：
  • 解决传统扩展方法无法添加属性的痛点
  • 显式扩展支持类型投影，增强多态能力

（2）原始字符串字面量增强

• 用途：简化多行文本处理，支持嵌套内插值
• 案例：生成带变量的HTML模板

const string color = "blue";
var html = $$"""<div style="color:{{{color}}}"> <h1>{{{DateTime.Now.Year}}} Conference</h1></div>""";
// 输出：<div style="color:blue"><h1>2025 Conference</h1></div>

• 关键改进：
  • 双$$前缀允许内嵌{{}}表达式
  • 保留所有缩进和换行，无需转义符

（3）高性能线程锁（System.Threading.Lock）

• 用途：替代传统lock关键字，减少70%同步开销
• 案例：线程安全计数器

private readonly Lock _lock = new();
private int _count;void Increment() {using (_lock.EnterScope()) // 获取轻量级锁_count++;
}

• 性能对比：

场景	传统lock	Lock类型
100万次单线程锁	120ms	35ms
并发争用场景	高抖动	稳定低延迟

（4）集合表达式增强

• 用途：统一集合初始化，支持尾部索引和展开运算符
• 案例：矩阵初始化与尾部修改

int[][] matrix = [[1, 2], [3, 4]]; 
matrix[^1] = [..matrix[^1], 5]; // 尾部追加元素 → [[1,2],[3,4,5]]

• 新操作符：
  • ^1 直接访问最后一个元素
  • .. 展开集合内容

（5）转义序列标准化

• 价值：跨平台字符编码统一

Console.WriteLine("ESC:\e"); // 输出ESC字符（等价于\u001B）

（6）方法组自然类型优化

• 效果：减少因重载歧义导致的编译错误

Action handler = Log; // 自动选择匹配的重载方法 
void Log(string s) {}
void Log(int i) {} 

（7）Params集合泛化

void Print(params IEnumerable<string> items) {...}
Print(["A", "B"]);      // 支持数组
Print(new List<string> {"C"}); // 支持集合