理解隐式类型、对象初始化程序和匿名类型

时间：2022-03-25 17:02:03

在C# 3.0中，几乎每个新特性都是为LINQ服务的。所以，本文将介绍下面几个在C# 3.0中引入的新特性：

  • 自动实现的属性
  • 隐式类型的局部变量
  • 对象和集合初始化程序
  • 隐式类型的数组
  • 匿名类型

其实这几个特性都是比较容易理解的，对于这几个特性，编译器帮我们做了更多的事情（想想匿名方法和迭代器块），从而简化我们的代码。

自动实现的属性

在C# 3.0以前，当我们定义属性的时候，一般使用下面的代码

public class Book
{
    private int _id;
    private string _title;

    public int Id
    {
        get { return _id; }
        set { _id = value; }
    }

    public string Title
    {
        get { return _title; }
        set { _title = value; }
    }
}

在C# 3.0中引入了自动实现的属性，编译器会帮我们做更多的转换，所以我们可以把上面的属性实现代码转换为：

public class Book
{
    public int Id { get; set; }
    public string Title { get; set; }
}

在使用了自动实现的属性之后，代码变短了，我们也没有必要再定义私有的字段。

其实，当查看过IL代码之后就会发现这里编译器帮我们定义了私有字段，实现了get/set方法。

理解隐式类型、对象初始化程序和匿名类型

注意，当使用结构的时候，如果要使用自动属性，会有一个小问题：所有的构造函数都需要显式地调用无参数的构造函数this()，只有这样，编译器才知道所有的字段都被明确的赋值了。

例如下面代码中，当我们删除":this()"后，编译器就会报错。

public struct Student
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public string Gender { get; set; }

    //在结构中使用自动属性一定要显式地调用无参数的构造函数this()
    public Student(string name):this()
    {
        this.Name = name;
    }
}

隐式类型的局部变量

C# 1.0和C# 2.0中的类型系统是静态、显示和安全的。

在C# 3.0中我们可以使用var关键字定义隐式类型的变量，但是变量仍然是静态类型，只是编译器可以帮助我们推断变量的类型。

下面看一段代码，使用隐式类型的语句跟注释掉的语句的IL代码是相同的：

static void Main(string[] args)
{
    var str = "hello world";//string str = "hello world";
    var num = 9;// int num = 9;

    Console.WriteLine(str.GetType());
    Console.WriteLine(num.GetType());
    Console.Read();
}

理解隐式类型、对象初始化程序和匿名类型

通过代码的输出可以看到，每个隐式类型的变量都是静态类型（同样我们也可以通过VS单步调试来查看隐式类型变量的类型），在这里是编译器帮我们做了类型推断。

为了验证这一点，但我们给str变量赋一个整型的值时，就会得到一个"Cannot implicitly convert type 'int' to 'string'"的错误。

static void Main(string[] args)
{
    var str = "hello world";//string str = "hello world";
    str = 9;
    Console.Read();
}

隐式类型的限制

使用隐式类型的时候，会有一些限制，不是所有变量都能使用隐式类型：

  • 被声明的变量是一个局部变量，不能是静态字段和实例字段
  • 变量在声明时必须被初始化
    • 编译器需要根据变量的值来推断变量的类型，否则就会出现编译时错误
  • 初始化表达式不能为一个方法组，也不能为一个匿名函数（不进行强制类型转化）
    • var enter = delegate { Console.WriteLine(); };//编译错误
    • var enter = (Action)delegate { Console.WriteLine(); };//正常，因为编译器可以进行类型推断
  • 初始化表达式不是null
    • 因为null可以隐式转化为任何引用类型或可空类型，所以编译器不能进行类型推断
  • 语句中只能声明一个变量
    • "var a = 2, b = 3;"会得到编译错误

隐式类型的优缺点

有些时候使用隐式类型可以减少代码长度，通过不影响代码可读性，反而使我们把注意力放在了更有用的代码上；但是，有时候隐式类型会是代码可读性变差。所以要自己衡量什么时候使用隐式类型的变量。下面看一个简单的例子

static void Main(string[] args)
{
    //简化了代码，没有牺牲可读性
    var wordCount = new Dictionary<string, int>();
    foreach (var dict in wordCount)
    {
        Console.WriteLine("number of {0} is {1}", dict.Key, dict.Value);
    }

    //可读性变差，不容易从代码中直接看出变量类型
    var numA = 2147483647;
    var numB = 2147483648;
    var numC = 4294967295;

    Console.WriteLine(numA.GetType());
    Console.WriteLine(numB.GetType());
    Console.WriteLine(numC.GetType());
    
    Console.Read();
}

隐式类型的局部变量对象和集合初始化程序

在C# 3.0中，我们有了新的对象和集合初始化的方法。

对象初始化程序（object initializers）

当我们有了对象初始化程序的时候，对象初始化的代码就变得更加直观、简单。看一个例子：

public class Book
{
    public int Id { get; set; }
    public string Title { get; set; }

    //如果没有默认的构造函数,使用对象初始化时就会报错
    public Book()
    {
    }

    public Book(string title)
    {
        this.Title = title;
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //C# 3.0之前初始化对象的方法
        Book b1 = new Book();
        b1.Id = 1;
        b1.Title = "C# step by step";

        //使用对象初始化程序
        Book b2 = new Book(){Id = 2, Title = "C# in depth"};
        Book b3 = new Book { Id = 3, Title = "C# in depth" };
        Book b4 = new Book("C# in depth") { Id = 1};

    }
}

当我们查看IL代码会发现，b1、b2和b3的IL代码完全一样。

集合初始化列表（collection initializers）

在C# 3.0中还提出来集合初始化列表，我们可以轻松的实现集合的初始化工作。

接着上面的例子，我们可以创建图书列表：

//C# 3.0之前初始化集合的方法
List<Book> bookList1 = new List<Book>();
bookList1.Add(b1);
bookList1.Add(b2);
bookList1.Add(b3);
bookList1.Add(b4);

//使用集合初始化程序
List<Book> bookList2 = new List<Book> { b1, b2, b3, b4 };

List<Book> bookList3 = new List<Book>
{
    new Book{Id = 5, Title = "Java in depth"},
    new Book{Id = 6, Title = "Python in depth"},
};

可以看到，当使用了集合初始化列表之后，代码变得更加简洁了。

通过查看IL代码我们可以发现，使用集合初始化列表的时候，其实编译器帮我们调用了List的Add方法进行了元素的添加。

隐式类型的数组

在C# 1.0和C# 2.0中，当我们使用数组的时候，必须要指定涉及的具体数组类型。

在C# 3.0中，可以使用"new[]"来声明并初始化一个隐式类型的数组。

看一个简单的例子：

string[] names = { "Wilber", "Will", "July" };
PrintName(names);
PrintName(new string[] { "Wilber", "Will" });

//C# 3.0中使用匿名类型数组，编译器负责推断数组类型
PrintName(new[] { "Wilber", "Will" });
var nameArray = new[] { "Wilber", "Will", "July" };
PrintName(nameArray);

//无法进行类型推断，编译器报错
//var array = new[] { 1, "hello world" };
……
private static void PrintName(string []names)
{
    foreach (var name in names)
    {
        Console.WriteLine(name);
    }
}

匿名类型

在C# 3.0之前，当我们创建对象的时候，我们需要一个类型。在C# 3.0中出现了匿名类型的概念（类似于匿名方法，编译器帮我们完成了很多工作），我们可以直接通过new关键字为对象定义了属性，并且为这些属性赋值。

看一个例子：

static void Main(string[] args)
{
    //创建匿名对象
    //通过匿名对象初始化程序为属性赋值
    var student = new { Name = "Wilber", Age = 28, Gender = "Male" };
    Console.WriteLine("{0} is {1} years old", student.Name, student.Age);

    //使用隐式类型的数组初始化列表
    var school = new[] {
        //使用同一个匿名类型创建实例
        new {Name = "Wilber", Gender = "Male", Age = 28 },
        new {Name = "Will", Gender = "Male", Age = 27 },
        new {Name = "Lily", Gender = "Female", Age = 26 },
    };

    int totalAge = 0;
    foreach (var stu in school)
    {
        totalAge += stu.Age;
    }

    Console.WriteLine(totalAge);
    Console.Read();
}

在上面的例子中，我们可以通过IL代码看看编译器帮我们做了什么？

理解隐式类型、对象初始化程序和匿名类型

通过ILSpy我们可以看到，对于C#代码中的匿名类型，编译器帮我们们生成了特定的匿名类型"<>f__AnonymousType0`3"和"<>f__AnonymousType1`3"。

注意，虽然实例化student变量的匿名类型<Name, Age, Gender>，跟实例化school数组元素的匿名类型<Name, Gender, Age>只是属性的顺序不一样，编译器会把他们当作两种不同的类型。

总结

本文中介绍了一些C# 3.0中提出的特性，虽然这些特性都是为了LINQ最准备，但是这些特性也可以被单独使用来简化我们的代码。

 

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