C# 中 System.Index 结构体和 Hat 运算符(^)的全新用法

翻译自 John Demetriou 2019年2月17日 的文章 《C# 8 – Introducing Index Struct And A Brand New Usage For The Hat Operator》

今天我们要讲的是 Hat 运算符(^)。目前为止，Hat 运算符(^)已经被用作布尔类型的异或运算符，以及字节、整型类型的按位异或运算符。在 C# 8 中，它有一个新的用法。

这个运算符的新用法是自动创建 Index 结构体的实例。那什么是 Index 结构呢？这在 C# 8 中也有介绍。
Index 结构体的代码（就像所有的 C# 代码一样）可以在 github 上找到。你可以看到，它是一个相当简单的结构体，包含一个整数值，和一个定义是否应该从末尾开始计数的布尔值。
它有助于让访问数组比以往容易很多。我们可以很轻松地将这个值存储在一个 Index 类型中来代替一个整数，它比一个简单的整数更清楚地定义了我们的意图，并有助于避免该变量的误用。

到目前为止，当尝试访问数组中特定索引处的值时，我们总是从第一个元素开始考虑。那么 Hat 运算符(^)是如何帮助我们的呢？例如，如果你想获取一个已知大小的数组的最后一个的元素，你通常会从数组的 Length 中减去 1，并在检索时使用这个技巧或硬编码的数字。

例如：

int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[4];

你可以像下面的例子一样使用数组提供的变量:

int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[array.Length - 1];

这种方法也可以用于编译时长度未知的数组。并且这通常是首选方法，因为它表明您希望更容易地检索最后一项，而不是必须进行计数来查看哪个是第四项并验证它是最后一项。

适当的使用 Index 结构，我们可以很容易地创建一个索引值类型，这样我们就可以存储它并随心地重用它，以避免违反 DRY 原则。

Index lastItem = new Index(4, false);
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[lastItem];

译者注：
DRY 是 “Don't repeat yourself” 的缩写，是软件开发的一个原则，旨在减少软件模式的重复，用抽象来替代它，或者使用数据规范化来避免冗余。也就是说，在一个设计里，对于任何东西，都应该有且只有一个表示，其它的地方都应该引用这一处。这样需要改动的时候，只需调整这一处，所有的地方就都变更过来了。

但正如我们所看到的，我们还可以使用 fromEnd 参数来更好地表达我们希望检索最后一项，并在编译时从一个大小未知的数组中检索最后一项。

Index lastItem = new Index(1, true);
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[lastItem];

不过，我们需要记住的一点是，当从末尾开始计数时，不是以 0 开始的索引。把它想象成我们使用的 Length - x ，其中 x 就是我们在 Index 结构体构造函数中使用的值。

但是 Hat 运算符(^)在这一切中有何用武之地呢？唔，Hat 运算符(^) 是调用 Index 结构体时将 fromEnd 设置为 true 的简写方式。比如，下面的两行是完全相同的：

Index lastItem = new Index(1, true);// line 1
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[lastItem];

Index lastItem = ^1;//line 2, 同 line 1
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[lastItem];

或者，如果你想要检索倒数第二项，你可以这么做：

Index secondToLast = new Index(2, true);
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[secondToLast];

Index secondToLast = ^2;
int[] array = new int[] { 1, 3, 5, 7, 9 };
var x = array[secondToLast];

就这样，一个新的结构体类型和一个旧运算符(^)的新用法包装在一起了。