技术速递｜C# 13：探索最新的预览功能

作者：Kathleen Dollard

排版：Alan Wang

C# 13 已初具雏形，其新特性侧重于灵活性、性能以及使您最喜欢的功能在日常中变得更容易使用。我们以公开的方式构建 C#，在今年的 Microsoft Build 大会上，我们会让您一睹 C# 13 的精彩之处。今天，我们想分享一下 C# 13 当前的状态，以及您今天就可以尝试的新功能，并提供有关此版本及以后计划中的功能更新。让我们更详细地了解这些新功能。

增强了 params 集合以实现更强的灵活性
lock 对象
索引运算符改进
转义序列 \e
Partial 属性
方法组自然类型改进
Async 方法和迭代器中的 ref 和 unsafe
扩展类型更新

立即试用 C# 13

在我们深入研究 C# 13 的每个新功能之前，您可能想知道如何使用它。

您可以在最新的 .NET 9 预览版（撰写本文时为预览版 6）和 Visual Studio 2022-17.11 的最新预览版中找到 C# 13 的最新预览版。若要访问预览功能，请在项目文件中将您的语言版本设置为 preview：

csharp 复制代码

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
   <PropertyGroup>
      <!--其他设置-->
      <LangVersion>preview</LangVersion>
      <!--其他设置-->
   </PropertyGroup>
</Project>

Params 集合

C# 13扩展了 params 关键字，使其适用于可以通过集合表达式构造的任何类型。无论是编写方法还是调用方法，都增加了灵活性。

当 params 关键字出现在参数之前时，对该方法的调用可以提供零个或多个值的逗号分隔列表。以下内容适用于所有版本的 C#：

csharp 复制代码

public void WriteNames(params string[] names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));
WriteNames("Mads", "Dustin", "Kathleen");
WriteNames(new string[] {"Mads", "Dustin", "Kathleen"});
// 这两个都会输出：Mads、Dustin、Kathleen

请注意，您可以使用逗号分隔的值列表或基础类型的对象来调用该方法。

从 C# 13 开始，params 参数可以是集合表达式支持的任何类型。例如：

csharp 复制代码

public void WriteNames(params List<string> names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));

每当调用具有 IEnumerable 参数的方法时，都可以传递 LINQ 表达式的结果。如果 IEnumerable 参数具有 params 修饰符，还可以传递逗号分隔列表。当有常量，可以使用逗号分隔列表；当您需要 LINQ 表达式时，您可以使用它：

csharp 复制代码

public void WriteNames(params IEnumerable<string> names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));
var persons = new List<Person>
{
   new Person("Mads", "Torgersen"),
   new Person("Dustin", "Campbell"),
   new Person("Kathleen", "Dollard")
};
//以下所有输出：Mads、Dustin、Kathleen
WriteNames("Mads", "Dustin", "Kathleen");
WriteNames(persons.Select(person => person.FirstName));
WriteNames(from p in persons select p.FirstName);

重载解析

编写方法时，可以提供多个 params 重载。例如，添加 IEnumerable 重载可支持 LINQ，添加 ReadOnlySpan 或 Span 重载可减少分配，从而可以提高性能。

csharp 复制代码

public void WriteNames(params string[] names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));
public void WriteNames(params ReadOnlySpan<string> names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));
public void WriteNames(params IEnumerable<string> names)
   => Console.WriteLine(String.Join(", ", names));

当传递指定类型之一时，将使用该重载。当传递逗号分隔值或不传递任何值时，将选择最佳重载。使用上述重载：

csharp 复制代码

// 使用 IEnumerable 重载
WriteNames(persons.Select(person => person.FirstName)); 
// 使用数组重载
WriteNames(new string[] {"Mads", "Dustin", "Kathleen"}); 
// 使用最有效的过载：当前为 ReadOnlySpan
WriteNames("Mads", "Dustin", "Kathleen");

多重重载可以增加便利性并提高性能。库作者应该为所有重载提供相同的语义，这样调用者就不需要关心使用了哪个重载。

Lock 对象

.NET 9 包含一种新的用于互斥的 System.Threading.Lock 类型，比仅在任意 System.Object 实例上进行锁定更有效。System.Threading.Lock 类型提案详细介绍了该类型及其创建原因。随着时间的推移，该类型有望成为 C# 代码中大多数锁定的主要机制。

C# 13 使该类型的使用变得简单。当编译器识别出 lock 语句的目标是 System.Threading.Lock 对象时，C# 就会生成对 System.Threading.Lock API 的调用，并在 Lock 实例可能被错误地视为普通 object 的情况下提供警告。

此更新意味着 lock 语句的熟悉语法利用了运行时中的新功能。熟悉的代码只需进行少量更改即可变得更好。只需将项目的 TargetFramework 更改为 .NET 9，并将 lock 的类型从 object 更改为 System.Threading.Lock：

csharp 复制代码

public class MyClass 
{
    private object myLock = new object();
    public void MyMethod() 
    {
        lock (myLock)
        {
           // 您的代码
        }          
    }
}
public class MyClass 
{
    // 以下行是唯一的变化
    private System.Threading.Lock myLock = new System.Threading.Lock();
    public void MyMethod() 
    {
        lock (myLock)
        {
            // 您的代码
        }     
    }
}

从初始化器末尾开始的索引

索引运算符 ^ 允许您在可计数集合中相对于集合末尾指定一个位置。这现在适用于初始化器：

csharp 复制代码

class Program
{ 
    static void Main()
    {
        var x = new Numbers
        {
            Values = 
            {
                [1] = 111,
                [^1] = 999  // 从 C# 13 开始的工作
            }
            // x.Values[1] 为 111
            // x.Values[9] 为 999，因为它是最后一个元素
        };
    }
}
class Numbers
{
    public int[] Values { get; set; } = new int[10];
}

转义序列 \e

C# 13 为众所熟知的 ESCAPE 或 ESC 字符引入了新的转义序列。以前您必须将其输入为 \u001b 的变体。当使用 VT100/ANSI 转义码与 System.Console 的终端交互时，此新序列特别方便。例如：

csharp 复制代码

// C# 13 之前版本
Console.WriteLine("\u001b[1mThis is a bold text\u001b[0m");
// 使用 C# 13
Console.WriteLine("\e[1mThis is a bold text\e[0m");

这使得创建精美的终端输出变得更容易并且更不容易出错。

Partial 属性

C# 13 添加了 partial 属性。与 partial 方法一样，它们的主要目的是支持源生成器。Partial 方法已在许多版本中可用，并在 C# 9 中进行了额外的改进。Partial 属性与它们的 partial 方法非常相似。

例如，从 .NET 7（C# 12）开始，正则表达式源生成器为方法创建高效的代码：

csharp 复制代码

[GeneratedRegex("abc|def")]
private static partial Regex AbcOrDefMethod();
if (AbcOrDefMethod().IsMatch(text))
{
   // 使用匹配的文本采取行动
}

在 .NET 9（C# 13）中，Regex 源生成器已更新，如果您更喜欢使用属性，您也可以使用：

csharp 复制代码

[GeneratedRegex("abc|def")]
private static partial Regex AbcOrDefProperty { get; };
if (AbcOrDefProperty.IsMatch(text))
{
   // 使用匹配的文本采取行动
}

Partial 属性将使源生成器设计人员更容易创建自然感觉的 API。

方法组自然类型改进

表达式的自然类型是由编译器确定的类型，例如当类型分配给 var 或 Delegate 时。当它是一个简单类型时，这很简单。在 C# 10 中，我们添加了对方法组的支持。当您将不带括号的方法名称作为委托包含时，将使用方法组：

csharp 复制代码

Todo GetTodo() => new(Id: 0, Name: "Name");
var f = GetTodo; // f 的类型是 Func<ToDo>

C# 13 完善了确定自然类型的规则，以便根据范围考虑候选者并删除没有成功机会的候选者。更新这些规则意味着在使用方法组时编译器错误会更少。

allows ref struct

C# 13 添加了一种指定泛型类型参数功能的新方法。默认情况下，类型参数不能为 ref struct。但是 C# 13 允许您指定类型参数可以是 ref struct，并应用相应的规则。虽然其他泛型约束限制了可用作类型参数的类型集，但此新规范扩展了允许的类型。我们认为这是一种反约束，因为它删除了限制，而不是添加了限制。where 子句中的语法 allows ref struct，其中 allows 表示用法上的扩展：

csharp 复制代码

T Identity<T>(T p)
    where T : allows ref struct
    => p;
// Okay
Span<int> local = Identity(new Span<int>(new int[10]));

使用 allows ref struct 指定的类型参数具有 ref struct 类型的所有行为和限制。

Async 方法和迭代器中的 ref 和 unsafe

在 C# 13 之前，迭代器方法（使用 Yield Return 的方法）和 async 方法不能声明局部 ref 变量，也不能具有 unsafe 的上下文。

在 C# 13 中，async 方法可以声明 ref 局部变量，或 ref struct 类型的局部变量。这些变量不能跨 await 边界或 Yield return 边界保存。

同样，C# 13 允许迭代器方法中使用 unsafe 上下文。但是，所有 Yield Return 和 Await 语句都必须在safe上下文中。这些放宽的限制让您可以在更多地方使用 ref 局部变量和 ref struct类型。

扩展类型的更新

我们对 Mads 和 Dustin 在 Build 上展示的扩展类型功能感到非常兴奋。我们还在 Build 上的博客文章 .NET 公告中介绍了扩展类型。当时，我们的目标是在 C# 13中实现该功能的关键部分，但设计和实现将需要更多的时间。请在早期的 C# 14（NET 10）预览版中查找扩展类型。

总结

您可以在 C# 13 的新增功能中了解更多相关内容。我们仍在为 C# 13 开发新功能，您可以在 Roslyn 功能状态页面查看我们正在做的事情。此外，请务必关注 .NET 9 预览版发行说明，您现在可以在其中找到每个版本的 C# 发行说明。

请下载带有 .NET 9 的 Visual Studio 2022-17.11 的最新预览版，体验这些新功能，并告诉我们您的想法！