一、數(shù)組、集合和 LINQ

C# 和 .NET 提供了許多不同的集合類型。 數(shù)組包含由語言定義的語法。 泛型集合類型列在 System.Collections.Generic 命名空間中。 專用集合包括 System.Span<T> （用于訪問堆棧幀上的連續(xù)內(nèi)存），以及 System.Memory<T> （用于訪問托管堆上的連續(xù)內(nèi)存）。 所有集合（包括數(shù)組、Span<T> 和 Memory<T>）都遵循一種統(tǒng)一的迭代原則。 使用 System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 接口。 這種統(tǒng)一的原則意味著任何集合類型都可以與 LINQ 查詢或其他算法一起使用。 你可以使用 IEnumerable<T> 編寫方法，這些算法適用于任何集合。

1、數(shù)組

數(shù)組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)*_，其中包含許多通過計(jì)算索引訪問的變量。 數(shù)組中的變量（亦稱為數(shù)組的“元素”）均為同一種類型。 我們將這種類型稱為數(shù)組的“元素類型”。

數(shù)組類型是引用類型，聲明數(shù)組變量只是為引用數(shù)組實(shí)例預(yù)留空間。 實(shí)際的數(shù)組實(shí)例是在運(yùn)行時(shí)使用 new 運(yùn)算符動(dòng)態(tài)創(chuàng)建而成。 new 運(yùn)算指定了新數(shù)組實(shí)例的長(zhǎng)度，然后在此實(shí)例的生存期內(nèi)固定使用這個(gè)長(zhǎng)度。 數(shù)組元素的索引介于 0 到 Length - 1 之間。 new 運(yùn)算符自動(dòng)將數(shù)組元素初始化為其默認(rèn)值（例如，所有數(shù)值類型的默認(rèn)值為 0，所有引用類型的默認(rèn)值為 null）。

以下示例創(chuàng)建 int 元素?cái)?shù)組，初始化此數(shù)組，然后打印此數(shù)組的內(nèi)容。

int[] a = new int[10];
for (int i = 0; i < a.Length; i++)
{
    a[i] = i * i;
}
for (int i = 0; i < a.Length; i++)
{
    Console.WriteLine($"a[{i}] = {a[i]}");
}

此示例創(chuàng)建并在“一維數(shù)組”上進(jìn)行操作。 C# 還支持多維數(shù)組。 數(shù)組類型的維數(shù)（亦稱為數(shù)組類型的秩）是 1 與數(shù)組類型方括號(hào)內(nèi)的逗號(hào)數(shù)量相加的結(jié)果。 以下示例分別分配一維、二維、三維數(shù)組。

int[] a1 = new int[10];
int[,] a2 = new int[10, 5];
int[,,] a3 = new int[10, 5, 2];

a1 數(shù)組包含 10 個(gè)元素，a2 數(shù)組包含 50 個(gè)元素 (10 × 5)，a3 數(shù)組包含 100 個(gè)元素 (10 × 5 × 2)。 數(shù)組的元素類型可以是任意類型（包括數(shù)組類型）。 包含數(shù)組類型元素的數(shù)組有時(shí)稱為“交錯(cuò)數(shù)組”，因?yàn)樵財(cái)?shù)組的長(zhǎng)度不必全都一樣。 以下示例分配由 int 數(shù)組構(gòu)成的數(shù)組：

int[][] a = new int[3][];
a[0] = new int[10];
a[1] = new int[5];
a[2] = new int[20];

第一行創(chuàng)建包含三個(gè)元素的數(shù)組，每個(gè)元素都是 int[] 類型，并且初始值均為 null。 接下來的代碼行將這三個(gè)元素初始化為引用長(zhǎng)度不同的各個(gè)數(shù)組實(shí)例。

通過 new 運(yùn)算符，可以使用“數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)”（在分隔符 { 和 } 內(nèi)編寫的表達(dá)式列表）指定數(shù)組元素的初始值。 以下示例分配 int[]，并將其初始化為包含三個(gè)元素。

int[] a = new int[] { 1, 2, 3 };

可從 { 和 } 內(nèi)的表達(dá)式數(shù)量推斷出數(shù)組的長(zhǎng)度。 數(shù)組初始化可以進(jìn)一步縮短，這樣就不用重新聲明數(shù)組類型了。

int[] a = { 1, 2, 3 };

以上兩個(gè)示例等同于以下代碼：

int[] t = new int[3];
t[0] = 1;
t[1] = 2;
t[2] = 3;
int[] a = t;

foreach 語句可用于枚舉任何集合的元素。 以下代碼從前一個(gè)示例中枚舉數(shù)組：

foreach (int item in a)
{
    Console.WriteLine(item);
}

foreach 語句使用 IEnumerable<T> 接口，因此適用于任何集合。

二、字符串內(nèi)插

C# 字符串內(nèi)插使你能夠通過定義表達(dá)式（其結(jié)果放置在格式字符串中）來設(shè)置字符串格式。 例如，以下示例從一組天氣數(shù)據(jù)顯示給定日期的溫度：

Console.WriteLine($"The low and high temperature on {weatherData.Date:MM-DD-YYYY}");
Console.WriteLine($"    was {weatherData.LowTemp} and {weatherData.HighTemp}.");
// Output (similar to):
// The low and high temperature on 08-11-2020
//     was 5 and 30.

內(nèi)插字符串通過 $ 標(biāo)記來聲明。 字符串插內(nèi)插計(jì)算 { 和 } 之間的表達(dá)式，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)換為 string，并將括號(hào)內(nèi)的文本替換為表達(dá)式的字符串結(jié)果。 第一個(gè)表達(dá)式 ({weatherData.Date:MM-DD-YYYY}) 中的 : 指定格式字符串。 在前一個(gè)示例中，這指定日期應(yīng)以“MM-DD-YYYY”格式顯示。

三、模式匹配

C# 語言提供模式匹配表達(dá)式來查詢對(duì)象的狀態(tài)并基于該狀態(tài)執(zhí)行代碼。 你可以檢查屬性和字段的類型和值，以確定要執(zhí)行的操作。 switch 表達(dá)式是模式匹配的主要表達(dá)式。

四、委托和 Lambda 表達(dá)式

委托類型表示對(duì)具有特定參數(shù)列表和返回類型的方法的引用。 通過委托，可以將方法視為可分配給變量并可作為參數(shù)傳遞的實(shí)體。 委托還類似于其他一些語言中存在的“函數(shù)指針”概念。 與函數(shù)指針不同，委托是面向?qū)ο笄翌愋桶踩摹?/p>

下面的示例聲明并使用 Function 委托類型：

delegate double Function(double x);

class Multiplier
{
    double _factor;

    public Multiplier(double factor) => _factor = factor;

    public double Multiply(double x) => x * _factor;
}

class DelegateExample
{
    static double[] Apply(double[] a, Function f)
    {
        var result = new double[a.Length];
        for (int i = 0; i < a.Length; i++) result[i] = f(a[i]);
        return result;
    }

    public static void Main()
    {
        double[] a = { 0.0, 0.5, 1.0 };
        double[] squares = Apply(a, (x) => x * x);
        double[] sines = Apply(a, Math.Sin);
        Multiplier m = new(2.0);
        double[] doubles = Apply(a, m.Multiply);
    }
}

Function 委托類型實(shí)例可以引用需要使用 double 自變量并返回 double 值的方法。 Apply 方法將給定的 Function 應(yīng)用于 double[] 的元素，從而返回包含結(jié)果的 double[]。 在 Main 方法中，Apply 用于向 double[] 應(yīng)用三個(gè)不同的函數(shù)。

委托可以引用靜態(tài)方法（如上面示例中的 Square 或 Math.Sin）或?qū)嵗椒ǎㄈ缟厦媸纠械?m.Multiply）。 引用實(shí)例方法的委托還會(huì)引用特定對(duì)象，通過委托調(diào)用實(shí)例方法時(shí)，該對(duì)象會(huì)變成調(diào)用中的 this。

還可以使用匿名函數(shù)或 Lambda 表達(dá)式創(chuàng)建委托，這些函數(shù)是在聲明時(shí)創(chuàng)建的“內(nèi)聯(lián)方法”。 匿名函數(shù)可以查看周圍方法的局部變量。

?以下示例不創(chuàng)建類：

double[] doubles = Apply(a, (double x) => x * 2.0);

委托不知道或不在意其所引用的方法的類。 引用的方法必須具有與委托相同的參數(shù)和返回類型。

五、async/await

C# 支持含兩個(gè)關(guān)鍵字的異步程序：async 和 await。 將 async 修飾符添加到方法聲明中，以聲明這是異步方法。 await 運(yùn)算符通知編譯器異步等待結(jié)果完成。 控件返回給調(diào)用方，該方法返回一個(gè)管理異步工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)通常是 System.Threading.Tasks.Task<TResult>，但可以是任何支持 awaiter 模式的類型。 這些功能使你能夠編寫這樣的代碼：以其同步對(duì)應(yīng)項(xiàng)的形式讀取，但以異步方式執(zhí)行。 例如，以下代碼會(huì)下載 Microsoft Docs 的主頁：

public async Task<int> RetrieveDocsHomePage()
{
    var client = new HttpClient();
    byte[] content = await client.GetByteArrayAsync("https://docs.microsoft.com/");

    Console.WriteLine($"{nameof(RetrieveDocsHomePage)}: Finished downloading.");
    return content.Length;
}

這一小型示例顯示了異步編程的主要功能：

• 方法聲明包含 async 修飾符。
• 方法 await 的主體是 GetByteArrayAsync 方法的返回。
• return 語句中指定的類型與方法的 Task<T> 聲明中的類型參數(shù)匹配。 （返回 Task 的方法將使用不帶任何參數(shù)的 return 語句）。
  

六、屬性

C# 程序中的類型、成員和其他實(shí)體支持使用修飾符來控制其行為的某些方面。 例如，方法的可訪問性是由 public、protected、internal 和 private 修飾符控制。 C# 整合了這種能力，以便可以將用戶定義類型的聲明性信息附加到程序?qū)嶓w，并在運(yùn)行時(shí)檢索此類信息。 程序通過定義和使用特性來指定此聲明性信息。

以下示例聲明了 HelpAttribute 特性，可將其附加到程序?qū)嶓w，以提供指向關(guān)聯(lián)文檔的鏈接。

public class HelpAttribute : Attribute
{
    string _url;
    string _topic;

    public HelpAttribute(string url) => _url = url;

    public string Url => _url;

    public string Topic
    {
        get => _topic;
        set => _topic = value;
    }
}

所有特性類都派生自 .NET 庫(kù)提供的 Attribute 基類。 特性的應(yīng)用方式為，在相關(guān)聲明前的方括號(hào)內(nèi)指定特性的名稱以及任意自變量。 如果特性的名稱以 Attribute 結(jié)尾，那么可以在引用特性時(shí)省略這部分名稱。 例如，可按如下方法使用 HelpAttribute。

[Help("https://docs.microsoft.com/dotnet/csharp/tour-of-csharp/features")]
public class Widget
{
    [Help("https://docs.microsoft.com/dotnet/csharp/tour-of-csharp/features",
    Topic = "Display")]
    public void Display(string text) { }
}

此示例將 HelpAttribute 附加到 Widget 類。 還向此類中的 Display 方法附加了另一個(gè) HelpAttribute。 特性類的公共構(gòu)造函數(shù)控制了將特性附加到程序?qū)嶓w時(shí)必須提供的信息。 可以通過引用特性類的公共讀寫屬性（如上面示例對(duì) Topic 屬性的引用），提供其他信息。

可以在運(yùn)行時(shí)使用反射來讀取和操縱特性定義的元數(shù)據(jù)。 如果使用這種方法請(qǐng)求獲取特定特性，便會(huì)調(diào)用特性類的構(gòu)造函數(shù)（在程序源中提供信息）。 返回生成的特性實(shí)例。 如果是通過屬性提供其他信息，那么在特性實(shí)例返回前，這些屬性會(huì)設(shè)置為給定值。

下面的代碼示例展示了如何獲取與 Widget 類及其 Display 方法相關(guān)聯(lián)的 HelpAttribute 實(shí)例。

Type widgetType = typeof(Widget);

object[] widgetClassAttributes = widgetType.GetCustomAttributes(typeof(HelpAttribute), false);

if (widgetClassAttributes.Length > 0)
{
    HelpAttribute attr = (HelpAttribute)widgetClassAttributes[0];
    Console.WriteLine($"Widget class help URL : {attr.Url} - Related topic : {attr.Topic}");
}

System.Reflection.MethodInfo displayMethod = widgetType.GetMethod(nameof(Widget.Display));

object[] displayMethodAttributes = displayMethod.GetCustomAttributes(typeof(HelpAttribute), false);

if (displayMethodAttributes.Length > 0)
{
    HelpAttribute attr = (HelpAttribute)displayMethodAttributes[0];
    Console.WriteLine($"Display method help URL : {attr.Url} - Related topic : {attr.Topic}");
}