C# 8.0 新加特性

C# 8.0 随着 .NET Core 3.0 和 .NET Standard 2.1 的推出而发布，带来了一系列旨在提高代码安全性、简洁性和表达力的新特性。

下面是 C# 8.0 的主要新增特性及示例：

1️⃣ 可空引用类型（Nullable Reference Types）

• 目的：在编译期提供对引用类型是否可为 null 的检查，帮助开发者提前发现潜在的 NullReferenceException 风险。
• 使用方式：启用可空引用类型后，所有引用类型默认被视为不可为 null；如果允许为 null，则需要在类型后加上 ?。

示例：

#nullable enable

public class Person
{
    // 默认情况下，Name 被认为不能为 null
    public string Name { get; set; }
    
    // 如果允许为 null，则需标记为可空
    public string? Nickname { get; set; }
}

#nullable disable

编译器会根据变量的可空性发出警告，帮助你在代码中更安全地处理 null 值。

 

2️⃣ 异步流（Async Streams）

• 作用：提供了以异步方式迭代数据流的能力，通过 IAsyncEnumerable<T> 接口和 await foreach 语法，方便处理异步数据源（例如流式数据、实时数据）。

示例：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading.Tasks;

public class AsyncStreamDemo
{
    // 定义一个返回异步流的方法
    public async IAsyncEnumerable<int> GenerateSequenceAsync()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            await Task.Delay(100); // 模拟异步操作
            yield return i;
        }
    }

    public async Task PrintSequenceAsync()
    {
        // 使用 await foreach 遍历异步流
        await foreach (var number in GenerateSequenceAsync())
        {
            Console.WriteLine(number);
        }
    }
}

这样，处理异步数据流的代码就和同步代码十分相似，极大地简化了异步编程模型。

 

3️⃣ 索引和范围（Indices and Ranges）

• 索引运算符（Index Operator）：通过 ^ 符号支持从集合末尾开始的反向索引，例如 ^1 表示最后一个元素。
• 范围运算符（Range Operator）：使用 .. 符号指定集合的子区间，方便提取数组或 Span 的一部分。

示例：

int[] numbers = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };

int lastElement = numbers[^1];       // 获取最后一个元素：9
int[] subArray = numbers[2..5];        // 获取索引 2 到 4 的子数组：{2, 3, 4}

这种语法使得代码更直观，尤其在处理集合数据时非常有用。

 

4️⃣ Switch 表达式（Switch Expressions）

• 作用：提供了一种更简洁的表达式形式来替代传统的 switch 语句，支持模式匹配，能够直接返回结果。

示例：

public string GetDayType(DayOfWeek day) =>
    day switch
    {
        DayOfWeek.Saturday or DayOfWeek.Sunday => "Weekend",
        _ => "Weekday"
    };

Switch 表达式不仅让代码更加紧凑，同时也使得分支逻辑更加清晰易读。

 

5️⃣ 默认接口方法（Default Interface Methods）

• 目的：允许在接口中为方法提供默认实现，这样在扩展接口时无需破坏现有的实现。

示例：

public interface ILogger
{
    void Log(string message);

    // 默认实现：在接口中定义默认方法
    void LogError(string message) => Log($"Error: {message}");
}

public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message) => Console.WriteLine(message);
    // 无需实现 LogError，直接使用接口默认实现
}

这为接口的演进提供了更大的灵活性，同时也支持多重继承的场景。

 

6️⃣ using 声明（Using Declarations）

• 作用：允许在作用域内声明资源对象，并在作用域结束时自动调用 Dispose 方法，而不需要额外的嵌套代码块。

示例：

using var fileStream = new FileStream("file.txt", FileMode.Open);
// 在当前方法作用域结束时，fileStream 自动调用 Dispose() 方法

这种写法使得资源管理更加简洁，代码层次也更清晰。

 

7️⃣ 模式匹配增强

• 增强模式匹配：C# 8.0 对模式匹配进行了进一步扩展，支持属性模式、元组模式和位置模式等，使得在复杂数据类型匹配和提取数据时更加灵活和简洁。

示例：

public string DescribeShape(object shape) =>
    shape switch
    {
        // 属性模式：匹配 Circle 对象并获取 Radius 属性
        Circle { Radius: var r } when r > 10 => "Large Circle",
        
        // 元组模式：匹配具有两个属性的对象
        (double width, double height) => "Rectangle",
        
        _ => "Unknown Shape"
    };

// 假设 Circle 类定义如下
public class Circle
{
    public double Radius { get; set; }
}

这些模式匹配特性使得代码能够在一个表达式中处理多种条件，更加直观。

 

总结

C# 8.0 的改进重点在于：

• 提高代码安全性：通过可空引用类型减少 null 引用错误。
• 增强异步编程模型：异步流 (IAsyncEnumerable<T>) 与 await foreach 为异步数据处理提供了优雅方案。
• 简化集合操作：索引和范围运算符让数组及其他集合的切片操作变得直观。
• 提升表达力：Switch 表达式和增强的模式匹配使得条件判断更简洁、易读。
• 扩展接口能力：默认接口方法为接口演进带来灵活性。
• 优化资源管理：using 声明减少了冗余代码。

这些新特性不仅提升了开发效率，还让 C# 语言更加现代化。

如果你在整理 C# 版本演进，C# 8.0 的这些特性无疑是重要的里程碑，值得深入学习和实践。