【C#杂谈】在 .NET Framework 中使用新的C#语言特性

时间：2024-03-17 22:36:47

前排提示：提出一个可以让 [^1] 这中语法可以在.NET Framework运行时中使用的方法

众所都周知，.NET Framework（以下简称 .NF）作为一个被微软官方确认不在继续发布新特性的运行时，它所对应的C#语言版本被（官方形式上）永久地停更在了 C# 7.3（对应着 .NF 4.8，如果是更早版本的 .NF，那么其语言版本可能更古早）。

但是，由于C#是语言，而.NF是实现该语言的运行时，如果某些语言特性能够在 .NF 的框架下实现，那么我们实际上还是能在 Visual Studio 等IDE上直接通过修改对应的 .csproj 文件，增加 <LangVersion>，来使用新的语言特性的。

运行时与语言的关系就类似于……我用口头说话来指挥雇佣工干活，我说的话(语言)和他能干的活(运行时)一般来说是没有一一对应的关系的。

C#更高级的语言可以认为是我会更多的词汇，但是如果这个词汇所代表的特性能够被现有的运行时来实现，那么新版本的C#语言也是可以使用 .NF 来编译运行。

比如我比较喜欢的 Pattern Matching enhancements (C# 9.0)，就能让我们在代码里使用 is not 的关键词。

if (e is not string { Length: > 5} short_str)
{
    // ... 如果e不满足“非空”且“长度大于5”的条件
}

这本质上是一些语法糖，所以 .NF 是支持这些语法的。

微软官方对于这些通过改 .csproj 文件就能实现的功能具体有哪些并没有写明的文档可以参考，有的只是运行时对应的“保证语言特性100%支持的版本”，它列在了下面的网页中。

https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/configure-language-version

C# 12 is supported only on .NET 8 and newer versions. C# 11 is supported only on .NET 7 and newer versions. C# 10 is supported only on .NET 6 and newer versions.

我们知道当然不是如此，某些C# 12的功能也能在 .NF 下使用，比如 Primary constructors（前提是更新 Visual Studio 2022 到版本 17.6 以上，总之更新到最新就对了)。

C#语言的新功能在新的运行时能力加持下，可能会带来执行速度的提升，但是在旧的运行时版本下，可能只是语法糖。

不过！就算是语法糖，那也能极大地提高代码可读性，减少出错，比如上面的 e is not string，那就比 !(e is string) 更容易理解，因为后者再叠加上if，就变成了

if (!(e is string))

布尔取反被夹在了俩括号之间，不小心就看错了，尤其是对新手而言。我认为一个好的高级语言一定是能够帮助程序员更加专注于业务逻辑而非语法本身的。所以，这种新特性虽然不能提高执行效率，但我仍然推荐大家使用。

下面我就稍微列一下我个人最喜欢的语言特性【排名部分先后】：

  1. 模式匹配 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/fundamentals/functional/pattern-matching
  2. 主构造函数 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/tutorials/primary-constructors
  3. 全局using指令 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-10#global-using-directives
  4. 原始字符串文本 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-11#raw-string-literals
  5. 从末尾运算符 ^ 开始索引 https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/operators/member-access-operators#index-from-end-operator-

俗话说，重要的事情留到最后，没错，今天的主角就是 5. 从末尾运算符 ^ 开始索引。

^ 是个啥

相信很多读者必写过这样的代码：

var last = list[list.Count - 1];

噢！那丑陋的.Count - 1 。如果变量名再长点，再多点额外的业务逻辑：

var diff = some_sort_of_list[some_sort_of_list.Count - 2] - some_sort_of_list[some_sort_of_list.Count - 1];

一般在写这种东西的时候我就已经开始换行了。这个时候有些人就想起了 System.Linq 命名空间里的 Last() 方法。它确实可以拯救 .Count - 1，但是这救不了 .Count - 2啊！。

在 C# 8 中就有一个解决这个问题的方法，用 [^1] 来代表向前数倒数第一个，[^n] 就代表倒数第n个。这也太直观了。

var diff = some_sort_of_list[^2] - some_sort_of_list[^1];

方便阅读，不会出错。

但是！！！ 事情并没有那么简单。如果直接新建一个 .NET Framework 的 命令行项目，修改 <LangVersion> 至 latest（使用最新）

在这里插入图片描述

在 Main 函数里写下下面的代码，我们会发现无法编译，IDE会报一个很奇怪的错误：

在这里插入图片描述

“System.Index类找不到”、“缺失编译器需要的成员…ctor”，这都什么错误？？

解决 [^1] 无法编译的问题

这个问题其实就是 .NF 框架的问题。C# 8.0的这个 “从后往前数” 的新的语言特性需要运行时中包含有一个System.Index类，这样它在编译的时候就直接用这个类去支持该特性了。但是由于 .NF 的运行时默认不包含该类，那就自然无法直接使用该语言特性了。

简而言之，就是[^1]这种语法需要运行时包含System.Index类，但是.NF中内置没有包含，所以GG。

不过，既然本节的标题是“解决”，那么事情必然是有转机的。在笔者翻了外网各种奇奇怪怪的论坛之后，得出的结论是“如果.NF没有这个类，那么我们自己提供一个就可以了！！！ ”。

妙啊！

直接新建一个类，起名 Index.cs，粘贴入大佬的代码（见本文最后）………… 编译通过，运行成功！

在这里插入图片描述

这回，代码可读性又更强了。【聪明的读者已经去尝试 范围运算符 了】

// Modified after: https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/System.Private.CoreLib/src/System/Index.cs
// MIT licensed.
#if !NETCOREAPP3_0_OR_GREATER && !NETSTANDARD2_1_OR_GREATER
using System.ComponentModel;
using System.Runtime.CompilerServices;
namespace System;
[EditorBrowsable(EditorBrowsableState.Never)]
public readonly struct Index : IEquatable<Index>
{
    private readonly int m_value;
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public Index(int value, bool fromEnd = false)
    {
        if (value < 0)
        {
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(value));
        }

        if (fromEnd)
        {
            m_value = ~value;
        }
        else
        {
            m_value = value;
        }
    }
    private Index(int value)
    {
        m_value = value;
    }
    public static Index Start => new Index(0);
    public static Index End => new Index(~0);
    public int Value => m_value < 0 ? ~m_value : m_value;
    public bool IsFromEnd => m_value < 0;
    public static implicit operator Index(int value) => FromStart(value);
    public static bool operator ==(Index left, Index right) => left.Equals(right);
    public static bool operator !=(Index left, Index right) => !(left == right);
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public static Index FromStart(int value)
    {
        if (value < 0)
        {
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(value));
        }

        return new Index(value);
    }
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public static Index FromEnd(int value)
    {
        if (value < 0)
        {
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(value));
        }

        return new Index(~value);
    }
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public int GetOffset(int length) => IsFromEnd ? m_value + length + 1 : m_value;
    public override bool Equals(object value) => value is Index && m_value == ((Index)value).m_value;
    public bool Equals(Index other) => m_value == other.m_value;
    public override int GetHashCode() => m_value;
    public override string ToString() => IsFromEnd ? ToStringFromEnd() : ((uint)Value).ToString();
    private string ToStringFromEnd() => '^' + Value.ToString();
}
#endif

大佬代码出处（上面贴出来的代码删掉了注释并改了原来的一个小问题）：

https://github.com/CptWesley/BackwardsCompatibleFeatures/blob/master/src/BackwardsCompatibleFeatures/Index.cs

关于范围运算符和其他类似的特性，原理也是一样的。找到对应的System.Range类，再额外提供几个方法就可以实现了。

在这里插入图片描述

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