C# 9 新特性 —— 补充篇

Intro

前面我们分别介绍了一些 C# 9 中的新特性，还有一些我觉得需要了解一下的新特性，写一篇作为补充。

Top-Level Statements

在以往的代码里，一个应用程序必须要有 Main 方法才能运行，从 C# 9 开始，支持没有 Main 方法的程序，实际编译之后还是会有一个 Main 方法的，使用示例如下：

using static System.Console;
WriteLine("Hello World!");

实际编译出来的结果如下：

实际会生成一个没有命名空间的 <Program>$ 的类型，类中定义的有一个名称是 <Main>$ 的静态方法

Improved discards in lambda input parameter

从 C# 7.2 开始，我们可以使用 _ 来代表一个不使用的变量，废弃变量，但是在 lambda 表达式里默认不能有同名的参数名，从 C# 9 开始，支持多个参数同时使用 _ 来表示，如下所示：

Func<int, int, int> constant = (_, _) => 42;

Attributes for local function

从 C# 9 开始，我们可以在局部方法（本地方法）上设置 Attribute

public static void MainTest()
{
    InnerTest();
    [MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
    void InnerTest()
    {
        Console.WriteLine(nameof(InnerTest));
    }
}

Partition methods

在 C# 2.0 之后就支持了分部类，通常分部类会出现在动态代码生成的地方，对于想要将一个类型拆分到多个文件里，我们通常也会考虑用到分部类。

C# 3.0 开始支持了分部方法，但是功能比较弱，使用起来有一些限制：

分部类型各部分中的签名必须匹配。
方法必须返回 void。
不允许使用访问修饰符。分部方法是隐式 private 的。

C# 9 增强了分部方法的支持，分部方法的使用，只能在一个地方有方法体，目前主要是为了 Source Generator 引入了这个语言特性，可以在一个地方定义方法，在另外一个地方实现方法体，示例如下：

partial class PartialMethod
{
    public static partial void MainTest();
    static partial void Test1();
}
partial class PartialMethod
{
    public static partial void MainTest()
    {
        Test1();
        Console.WriteLine("Partial method works");
    }
}

符合 C# 3.0 分部方法规则的允许没有方法体，否则必须要有方法体

`ModuleInitializer`

Source Generator 除了上面的分部方法之外，还引入了一个 ModuleInitializer 的概念，就像它的名字，模块初始化器，当用到某个模块的时候就会调用对应的 ModuleInitializer 方法进行初始化操作

ModuleInitializer 定义如下：

namespace System.Runtime.CompilerServices
{
  [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, Inherited = false)]
  public sealed class ModuleInitializerAttribute : Attribute
  {
  }
}

使用示例如下：

internal static class ModuleInitializerSample
{
    /// <summary>
    /// Initializer for specific module
    /// 
    /// Must be static
    /// Must be parameter-less
    /// Must return void
    /// Must not be a generic method
    /// Must not be contained in a generic class
    /// Must be accessible from the containing module
    /// </summary>
    [ModuleInitializer]
    public static void Initialize()
    {
        Console.WriteLine($"{nameof(ModuleInitializerAttribute)} works");
    }
}

ModuleInitlializer 对应的方法有几个要求

必须是静态方法
不能有方法参数，无参数方法
方法没有返回值，返回类型必须是 void
不能是泛型方法
不能在泛型类中
必须能够被所在模块访问的到（至少是 internal）

来看反编译的代码，可以看到有一个 Module 的类，在这个 Module 类的静态构造方法里会去调用声明为 ModuleInitializer 的方法

Function Pointer

C# 9 支持方法指针，对委托进一步的”C++化“，进一步提升性能，属于非安全代码，使用需开启 unsafe，使用示例如下：

public static unsafe void MainTest()
{
    delegate*<int, int, int> pointer = &Test;
    var result = pointer(1, 1);
    Console.WriteLine(result);
}
private static int Test(int num1, int num2)
{
    Console.WriteLine($"Invoke in {nameof(Test)}, {num1}_{num2}");
    return num1 + num2;
}

Static Anoymouse Method

C# 9 开始支持在匿名方法或者表达式前声明 static，声明 static 之后就不能使用实例变量，只能使用静态变量，如下所示：

internal class StaticAnonymousMethod
{
    private readonly int num = 1;
    public void MainTest()
    {
        // anonymous method
        Action action = () => { Console.WriteLine(num); };
        Action action1 = static () => { };// can not access `num`
        //expression
        Expression<Func<int, bool>> expression = i => i > num;
        Expression<Func<int, bool>> expression1 = static i => i > 1;// can not access `num`
    }
}

Covariant Return Type

C# 9 开始支持返回类型的 Covariant（协变），对于 override 方法可返回从重写基方法的返回类型派生的类型。这对于record和其他支持工厂方法的类型会很有用。可以参考下面的使用示例：

internal class CovariantReturnType
{
    private abstract class Operation
    {
    }
    private abstract class OperationFactory
    {
        public abstract Operation GetOperation();
    }
    private class AddOperation : Operation
    {
    }
    private class AddOperationFactory : OperationFactory
    {
        // 返回类型协变，返回具体的类型而不是抽象类中声明的类型
        public override AddOperation GetOperation()
        {
            return new();
        }
    }
    public static void MainTest()
    {
        var factory = new AddOperationFactory();
        factory.GetOperation();
    }
}