C# 元組和值元組的具體使用

更新時間：2020年10月29日 11:58:15 作者：北田

這篇文章主要介紹了C# 元組和值元組的具體使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

C# 7.0已經(jīng)出來一段時間了，大家都知道新特性里面有個對元組的優(yōu)化：ValueTuple。這里利用詳盡的例子詳解Tuple VS ValueTuple（元組類VS值元組），10分鐘讓你更了解ValueTuple的好處和用法。

如果您對Tuple足夠了解，可以直接跳過章節(jié)”回顧Tuple”，直達(dá)章節(jié)”ValueTuple詳解”，查看值元組的炫麗用法。

回顧Tuple

Tuple是C# 4.0時出的新特性，.Net Framework 4.0以上版本可用。

元組是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有特定數(shù)量和元素序列。比如設(shè)計一個三元組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于存儲學(xué)生信息，一共包含三個元素，第一個是名字，第二個是年齡，第三個是身高。

元組的具體使用如下：

1. 如何創(chuàng)建元組

默認(rèn)情況.Net Framework元組僅支持1到7個元組元素，如果有8個元素或者更多，需要使用Tuple的嵌套和Rest屬性去實現(xiàn)。另外Tuple類提供創(chuàng)造元組對象的靜態(tài)方法。

利用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建元組：

var testTuple6 = new Tuple<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple6.Item1}, Item 6: {testTuple6.Item6}");

var testTuple10 = new Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new Tuple<int, int, int>(8, 9, 10));
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple10.Item1}, Item 10: {testTuple10.Rest.Item3}");

利用Tuple靜態(tài)方法構(gòu)建元組，最多支持八個元素：

var testTuple6 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple6.Item1}, Item 6: {testTuple6.Item6}");

var testTuple8 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple8.Item1}, Item 8: {testTuple8.Rest.Item1}");

Note：這里構(gòu)建出來的Tuple類型其實是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>，因此testTuple8.Rest取到的數(shù)據(jù)類型是Tuple<int>，因此要想獲取準(zhǔn)確值需要取Item1屬性。

2. 表示一組數(shù)據(jù)

如下創(chuàng)建一個元組表示一個學(xué)生的三個信息：名字、年齡和身高，而不用單獨額外創(chuàng)建一個類。

var studentInfo = Tuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");

3. 從方法返回多個值

當(dāng)一個函數(shù)需要返回多個值的時候，一般情況下可以使用out參數(shù)，這里可以用元組代替out實現(xiàn)返回多個值。

static Tuple<string, int, uint> GetStudentInfo(string name)
{
  return new Tuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
}

static void RunTest()
{
  var studentInfo = GetStudentInfo("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");
}

4. 用于單參數(shù)方法的多值傳遞

當(dāng)函數(shù)參數(shù)僅是一個Object類型時，可以使用元組實現(xiàn)傳遞多個參數(shù)值。

static void WriteStudentInfo(Object student)
{
  var studentInfo = student as Tuple<string, int, uint>;
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");
}

static void RunTest()
{
  var t = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ParameterizedThreadStart(WriteStudentInfo));
  t.Start(new Tuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175));
  while (t.IsAlive)
  {
    System.Threading.Thread.Sleep(50);
  }
}

盡管元組有上述方便使用的方法，但是它也有明顯的不足：

訪問元素的時候只能通過ItemX去訪問，使用前需要明確元素順序，屬性名字沒有實際意義，不方便記憶；
最多有八個元素，要想更多只能通過最后一個元素進(jìn)行嵌套擴(kuò)展；
Tuple是一個引用類型，不像其它的簡單類型一樣是值類型，它在堆上分配空間，在CPU密集操作時可能有太多的創(chuàng)建和分配工作。

因此在C# 7.0中引入了一個新的ValueTuple類型，詳見下面章節(jié)。

ValueTuple詳解

ValueTuple是C# 7.0的新特性之一，.Net Framework 4.7以上版本可用。

值元組也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于表示特定數(shù)量和元素序列，但是是和元組類不一樣的，主要區(qū)別如下：

值元組是結(jié)構(gòu)，是值類型，不是類，而元組（Tuple）是類，引用類型；
值元組元素是可變的，不是只讀的，也就是說可以改變值元組中的元素值；
值元組的數(shù)據(jù)成員是字段不是屬性。

值元組的具體使用如下：

1. 如何創(chuàng)建值元組

和元組類一樣，.Net Framework值元組也只支持1到7個元組元素，如果有8個元素或者更多，需要使用值元組的嵌套和Rest屬性去實現(xiàn)。另外ValueTuple類可以提供創(chuàng)造值元組對象的靜態(tài)方法。

利用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建元組：

var testTuple6 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple6.Item1}, Item 6: {testTuple6.Item6}"); 

var testTuple10 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int, int, ValueTuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new ValueTuple <int, int, int>(8, 9, 10));
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple10.Item1}, Item 10: {testTuple10.Rest.Item3}");

利用Tuple靜態(tài)方法構(gòu)建元組，最多支持八個元素：

var testTuple6 = ValueTuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple6.Item1}, Item 6: {testTuple6.Item6}"); 

var testTuple8 = ValueTuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
Console.WriteLine($"Item 1: {testTuple8.Item1}, Item 8: {testTuple8.Rest.Item1}");

注意這里構(gòu)建出來的Tuple類型其實是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>，因此testTuple8.Rest取到的數(shù)據(jù)類型是Tuple<int>，因此要想獲取準(zhǔn)確值需要取Item1屬性。

優(yōu)化區(qū)別：當(dāng)構(gòu)造出超過7個元素以上的值元組后，可以使用接下來的ItemX進(jìn)行訪問嵌套元組中的值，對于上面的例子，要訪問第十個元素，既可以通過testTuple10.Rest.Item3訪問，也可以通過testTuple10.Item10來訪問。

var testTuple10 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int, int, ValueTuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new ValueTuple<int, int, int>(8, 9, 10));
Console.WriteLine($"Item 10: {testTuple10.Rest.Item3}, Item 10: {testTuple10.Item10}");

2. 表示一組數(shù)據(jù)

如下創(chuàng)建一個值元組表示一個學(xué)生的三個信息：名字、年齡和身高，而不用單獨額外創(chuàng)建一個類。

var studentInfo = ValueTuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");

3. 從方法返回多個值

值元組也可以在函數(shù)定義中代替out參數(shù)返回多個值。

static ValueTuple<string, int, uint> GetStudentInfo(string name)
{
  return new ValueTuple <string, int, uint>("Bob", 28, 175);
}

static void RunTest()
{
  var studentInfo = GetStudentInfo("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");
}

優(yōu)化區(qū)別：返回值可以不明顯指定ValueTuple，使用新語法(,,)代替，如(string, int, uint)：

static (string, int, uint) GetStudentInfo1(string name)
{
  return ("Bob", 28, 175);
}

static void RunTest1()
{
  var studentInfo = GetStudentInfo1("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");
}

調(diào)試查看studentInfo的類型就是ValueType三元組。

優(yōu)化區(qū)別：返回值可以指定元素名字，方便理解記憶賦值和訪問：

static (string name, int age, uint height) GetStudentInfo1(string name)
{
  return ("Bob", 28, 175);
}

static void RunTest1()
{
  var studentInfo = GetStudentInfo1("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.name}], Age [{studentInfo.age}], Height [{studentInfo.height}]");
}

方便記憶賦值：

方便訪問：

4. 用于單參數(shù)方法的多值傳遞

當(dāng)函數(shù)參數(shù)僅是一個Object類型時，可以使用值元組實現(xiàn)傳遞多個值。

static void WriteStudentInfo(Object student)
{
  var studentInfo = (ValueTuple<string, int, uint>)student;
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");
}

static void RunTest()
{
  var t = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ParameterizedThreadStart(WriteStudentInfo));
  t.Start(new ValueTuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175));
  while (t.IsAlive)
  {
    System.Threading.Thread.Sleep(50);
  }
}

5. 解構(gòu)ValueTuple

可以通過var (x, y)或者(var x, var y)來解析值元組元素構(gòu)造局部變量，同時可以使用符號”_”來忽略不需要的元素。

static (string name, int age, uint height) GetStudentInfo1(string name)
{
  return ("Bob", 28, 175);
}

static void RunTest1()
{
  var (name, age, height) = GetStudentInfo1("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{name}], Age [{age}], Height [{height}]");

  (var name1, var age1, var height1) = GetStudentInfo1("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Name [{name1}], Age [{age1}], Height [{height1}]");

  var (_, age2, _) = GetStudentInfo1("Bob");
  Console.WriteLine($"Student Information: Age [{age2}]");
}

由上所述，ValueTuple使C#變得更簡單易用。較Tuple相比主要好處如下：

ValueTuple支持函數(shù)返回值新語法”(,,)”，使代碼更簡單；
能夠給元素命名，方便使用和記憶，這里需要注意雖然命名了，但是實際上value tuple沒有定義這樣名字的屬性或者字段，真正的名字仍然是ItemX，所有的元素名字都只是設(shè)計和編譯時用的，不是運(yùn)行時用的（因此注意對該類型的序列化和反序列化操作）；
可以使用解構(gòu)方法更方便地使用部分或全部元組的元素；
值元組是值類型，使用起來比引用類型的元組效率高，并且值元組是有比較方法的，可以用于比較是否相等，詳見：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.valuetuple。

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