Posted on 28. January 2019

Больше возможностей с шаблонами в C# 8.0

Больше возможностей с образцами в C# 8.0

Вышел второй предварительный просмотр Visual Studio 2019! Наряду с ним были разработаны дополнительные C# 8.0 функции. В основном в данной статье речь пойдет о новых образцах, хотя в конце также будут рассмотрены другие новости и изменения.

Еще больше образцов

Когда в C# 7.0 была добавлена поддержка образцов, Microsoft объявили, что собираются добавить еще больше образцов в большем количестве знаков. Это время настало! Добавляются так называемые рекурсивные образцы, а также более компактная форма оператора switch выражений, называемых (как Вы уже догадались) switch выражениями.

Вот простой пример образцов C# 7.0:

class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
    public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
}

static string Display(object o)
{
    switch (o)
    {
        case Point p when p.X == 0 && p.Y == 0:
            return "origin";
        case Point p:
            return $"({p.X}, {p.Y})";
        default:
            return "unknown";
    }
}

Switch выражения

Следует отметить, что многие switch выражения на самом деле не выполняют в case основах ничего особенного. Часто они просто создают значение, либо присваивая его переменной, либо возвращая его (как указано выше). Во всех этих случаях switch выражение выглядит довольно неуклюже и напоминает язык пятидесятилетней давности, очень церемонный и громоздкий.

Поэтому пришло время добавить форму выражения switch. См. пример:

static string Display(object o)
{
    return o switch
    {
        Point p when p.X == 0 && p.Y == 0 => "origin",
        Point p                           => $"({p.X}, {p.Y})",
        _                                 => "unknown"
    };
}

Ниже приведены отличия от switch операторов:

  • Ключевое слово switch – это «infix» между проверенным значением и {...} списком случаев. Это делает данное слово более совместимым с другими выражениями, а также позволяет отличить его визуально от switch оператора.
  • Ключевое слово case и «:» символ для краткости были заменены лямбда-стрелкой =>.
  • Default значение для краткости было заменено _ шаблоном сброса.
  • Атрибуты bodies – это выражения! Результат выбранного атрибута становится результатом switch выражения.

Поскольку выражение должно иметь значение или выдавать исключение, то switch выражение, которое доходит до конца без совпадений, генерирует исключение. Компилятор предупреждает, когда это может произойти, но не заставляет останавливать все switch выражения с помощью catch-all сервиса: ведь Вы знаете лучше!

Теперь, когда Display метод состоит из только одного return оператора, можно упростить его до состояния выражения:

static string Display(object o) => o switch
    {
        Point p when p.X == 0 && p.Y == 0 => "origin",
        Point p                           => $"({p.X}, {p.Y})",
        _                                 => "unknown"
    };

Этот путь более лаконичный и понятный, ведь, как указано выше, именно краткость позволяет форматировать «табличным» способом switch, с шаблонами и телами на одной линии, где => выстроились друг под другом.

Microsoft планирует разрешить использование «,» запятой после последнего кейса в соответствии со всеми другими «разделенными запятыми списками в фигурных скобках» в C#, но во втором предварительном просмотре Visual Studio 2019 осуществить это пока нельзя.

Образцы свойств

Затрагивая тему лаконичности, следует отметить, что шаблоны внезапно становятся самыми тяжелыми элементами switch выражений. Но данный вопрос вполне решаем.

Обратите внимание, что switch выражение использует Point p тип шаблона (дважды), а также when предложение для добавления дополнительных условий для первого case.

 В C# 8.0 Microsoft добавляет дополнительные необязательные элементы в тип образца, что позволяет самому образцу углубиться в значение сопоставляемого шаблона. Его можно сделать шаблоном свойства, добавив {...}, который содержит вложенные шаблоны, для применения к доступным свойствам или полям значения. Это позволяет переписать switch выражение следующим образом:

static string Display(object o) => o switch
{
    Point { X: 0, Y: 0 }         p => "origin",
    Point { X: var x, Y: var y } p => $"({x}, {y})",
    _                              => "unknown"
};
Оба случая все еще проверяют, что o является Point. В первом случае 0 шаблон константы применяется рекурсивно к X и Y свойствам переменной p, проверяя, есть ли у них это значение. Таким образом, when условие может быть исключено в данном и многих распространенных случаях.

Во втором случае var шаблон применяется к каждому из X и Y. Стоит напомнить, что выполнение var шаблона в C# 7.0 всегда завершается успешно и просто объявляет новую переменную для хранения значения. Таким образом, x и y содержат значения int для p.X и p.Y.

p никогда не используется, а значит, фактически его можно опустить и здесь:

Point { X: 0, Y: 0 }         => "origin",
    Point { X: var x, Y: var y } => $"({x}, {y})",
    _                            => "unknown"
То, что остается верным для всех типов образцов, включая образцы свойств, – это их ненулевое значение. Благодаря чему становится возможным использование «пустого» {} свойства образца в качестве компактного «ненулевого» шаблона. Например, запасной вариант можно заменить следующими двумя двумя кейсами:

{}                           => o.ToString(),
    null                         => "null"

Позиционные образцы

Образец свойств не совсем укорачивает второй Point кейс, но в данном случае можно сделать многое.

Обратите внимание, что у Point класса есть Deconstruct метод, так называемый deconstructor. В C# 7.0 деконструкторы позволяли деконструировать значение при присваивании, чтобы можно было написать код такого плана:

(int x, int y) = GetPoint(); // split up the Point according to its deconstructor
В C# 7.0 деконструкция с использованием образцов интегрирована не была. Это меняется с позиционными образцами, которые являются дополнительным способом расширения шаблонов типов в C# 8.0. Если совпавший тип является типом кортежа или у него есть деконструктор, то можно использовать позиционные шаблоны как компактный способ применения рекурсивных шаблонов без необходимости называть свойства:

static string Display(object o) => o switch
{
    Point(0, 0)         => "origin",
    Point(var x, var y) => $"({x}, {y})",
    _                   => "unknown"
};

Как только объект сопоставлен с Point, применяется деконструктор, а вложенные шаблоны применяются к результирующим значениям.

Использование деконструкторов не всегда уместно. Их следует добавлять только к тем типам, где значения объяснимы и бесспорны. Например, для Point класса первое значение – X, а второе – Y очевидны, поэтому приведенное выше switch выражение интуитивно понятно и легко читается.

Образцы кортежей

Очень полезный особый случай позиционных образцов – их применение к кортежам. Если switch оператор применяется непосредственно к выражению кортежа, то разрешено опустить дополнительный набор скобок, как в switch (x, y, z) вместо switch ((x, y, z)).

Шаблоны кортежей отлично подходят для одновременного тестирования нескольких входных данных. Ниже приведена простая реализация стейт-машины:

static State ChangeState(State current, Transition transition, bool hasKey) =>
    (current, transition) switch
    {
        (Opened, Close)              => Closed,
        (Closed, Open)               => Opened,
        (Closed, Lock)   when hasKey => Locked,
        (Locked, Unlock) when hasKey => Closed,
        _ => throw new InvalidOperationException($"Invalid transition")
    };

Конечно, можно было бы добавить hasKey во включенный кортеж вместо использования when предложений, но это действительно вопрос вкуса:

static State ChangeState(State current, Transition transition, bool hasKey) =>
    (current, transition, hasKey) switch
    {
        (Opened, Close,  _)    => Closed,
        (Closed, Open,   _)    => Opened,
        (Closed, Lock,   true) => Locked,
        (Locked, Unlock, true) => Closed,
        _ => throw new InvalidOperationException($"Invalid transition")
    };

В общем, как можно было заметить, рекурсивные шаблоны и switch выражения делают логику программы более четкой и декларативной.

Другие функции C# 8.0 во Втором Предварительном Просмотре

Несмотря на то, что во втором предварительном просмотре VS 2019 основные функции для работы с образцами являются наиболее важными, есть несколько более мелких особенностей, которые не менее полезны и интересны. Ниже приведено краткое описание каждой.

Using объявления

В C# using операторы всегда приводят к вложенности, что может сильно раздражать и ухудшать читабельность. Для простых случаев, когда нужно, чтобы ресурс был очищен в конце области, теперь используются using объявления. Using объявления – это объявления локальных переменных с ключевым словом using в начале, где их содержимое располагается в конце текущего блока операторов. Так что вместо:

static void Main(string[] args)
{
    using (var options = Parse(args))
    {
        if (options["verbose"]) { WriteLine("Logging..."); }
        ...
    } // options disposed here
}

Можно написать следующее

static void Main(string[] args)
{
    using var options = Parse(args);
    if (options["verbose"]) { WriteLine("Logging..."); }

} // options disposed here
Disposable ref структуры

Ref Структуры были введены в C# 7.2, полезные функции которых были рассмотрены в других статьях. Стоит отметить, что они накладывают некоторые серьезные ограничения, такие как невозможность реализации интерфейсов. Ref структуры теперь доступны без реализации Idisposable интерфейса, просто с помощью Dispose метода.

Статические локальные функции

Чтобы убедиться, что выполнение локальной функции не забирает много времени, связанного с «захватом» (ссылками) переменных из охватывающей области, можно объявить ее как static. Тогда компилятор устранит ссылку на все, что объявлено во вложенных функциях, кроме других статических локальных функций.

Изменения с момента выпуска Первого Предварительного Просмотра

Основными функциями Первого Предварительного Просмотра были обнуляемые ссылочные типы и асинхронные потоки. Обе версии были немного изменены во Втором Выпуске, поэтому перед началом использования полезно знать следующее.

Обнуляемые ссылочные типы

Microsoft добавили больше опций для управления пустыми предупреждениями как в источнике (через #nullable и #pragma warning директивы), так и на уровне проекта. Также была изменена подписка на файл проекта к enable .

Асинхронные потоки

Microsoft изменила форму IAsyncEnumerable интерфейса, которую ожидает компилятор. Это приводит к тому, что компилятор не синхронизируется с интерфейсом, предусмотренным в .NET Core 3.0 Preview 1, что может привести к некоторым проблемам. Однако планируется выпуск .NET Core 3.0 Preview 2, который вернет синхронизацию интерфейсов.

Обратите внимание

Microsoft ждет Ваших отзывов! Попробуйте новые особенности. 


 




Comments are closed