C# 是一種由 Microsoft 開發(fā)的面向對象的編程語言，它最初于 2000 年發(fā)布，并在隨后的版本中不斷更新和改進。自C# 7.0以來，C#語言在類型系統(tǒng)方面引入了眾多新數據類型、類型構造和語言特性，以提升性能、類型安全性和開發(fā)效率。本文全面整理了從C# 7.0到C# 14.0（截至2025年4月，C# 14.0為預覽版）類型系統(tǒng)的新增內容，包括值元組、Span<T>、ReadOnlySpan<T>、Memory<T>、ReadOnlyMemory<T>、可空引用類型、記錄、本機大小整數、記錄結構、內聯數組，以及其他增強（如只讀結構、泛型數學支持）。

版本概覽

以下是C# 7.0至C# 14.0中類型系統(tǒng)新增或增強的主要內容：

以下按版本逐一詳述，每節(jié)包含特性表格、代碼示例和分析。

C# 7.0：值元組

特性表格

概述

值元組基于System.ValueTuple，允許方法返回多個值，支持命名元素和解構，簡化數據傳遞。

語法

聲明：(type1, type2, ...) tupleName = (value1, value2, ...);

命名元素：(type1 name1, type2 name2, ...) tupleName = (value1, value2, ...);

解構：var (var1, var2, ...) = tupleName;

示例代碼

public(intid,stringname)GetPerson(){return(1,"Alice");}varperson=GetPerson();Console.WriteLine($"ID:{person.id},Name:{person.name}");//解構var(id,name)=GetPerson();Console.WriteLine($"ID:{id},Name:{name}");

適用場景

方法返回多個相關值。

臨時數據分組，無需定義類或結構。

解構賦值，簡化代碼。

注意事項

值類型，適合輕量數據。

.NET Framework項目需引用System.ValueTuple NuGet包。

C# 7.2：Span, ReadOnlySpan, 只讀結構, 引用結構

特性表格

概述

Span<T>和ReadOnlySpan<T>是高性能值類型，表示連續(xù)內存塊引用，適合數組和本機內存操作。readonly struct確保結構體不可變，ref struct限制為棧分配，支持Span<T>等類型。

語法

Span: Span<T> span = collection.AsSpan();

ReadOnlySpan: ReadOnlySpan<T＞ readOnlySpan = collection.AsSpan();

只讀結構: readonly struct StructName { ... }

引用結構: ref struct StructName { ... }

示例代碼

//Span<T>和ReadOnlySpan<T>int[]numbers=[1,2,3,4,5];Span<int>span =numbers.AsSpan(1,3);span[0]=10;Console.WriteLine(string.Join(",",span.ToArray()));//10,3,4ReadOnlySpan<char>text="Hello".AsSpan();Console.WriteLine(text.Slice(0,2).ToString());//He//只讀結構readonlystructPoint{publicintX{get;init;}publicintY{get;init;}}Pointpoint=new(){X=1,Y=2};Console.WriteLine($"({point.X},{point.Y})");//(1,2)//引用結構refstructBuffer{publicSpan<int>Data;publicBuffer(Span<int>data)=>Data=data;}Bufferbuffer=new(numbers.AsSpan());buffer.Data[0]=10;Console.WriteLine(numbers[0]);//10

適用場景

高性能字符串解析、緩沖區(qū)處理。

不可變數據結構（只讀結構）。

避免堆分配（引用結構）。

注意事項

Span<T>和ReadOnlySpan<T>不可用于異步方法。

ref struct限制嚴格，需管理生命周期。

C# 8.0：可空引用類型, Memory, ReadOnlyMemory

特性表格

概述

可空引用類型通過?后綴指定引用類型是否可為null，減少空引用異常。Memory<T>和ReadOnlyMemory<T>表示托管內存塊，支持異步場景。

語法

可空引用類型: string? nullable; string nonNullable;

Memory: Memory<T> memory = collection.AsMemory();

ReadOnlyMemory: ReadOnlyMemory<T> readOnlyMemory = collection.AsMemory();

示例代碼

//可空引用類型#nullableenablestringnonNullable="Hello";string?nullable=null;if(nullable!=null){Console.WriteLine(nullable.Length);}//Memory<T>和ReadOnlyMemory<T>int[]numbers=[1,2,3,4,5];Memory<int>memory=numbers.AsMemory(1,3);Span<int>span =memory.Span;span[0]=10;Console.WriteLine(string.Join(",",memory.ToArray()));//10,3,4ReadOnlyMemory<char>text="Hello".AsMemory();Console.WriteLine(text.Slice(0,2).Span.ToString());//He

適用場景

增強空值安全性（可空引用類型）。

異步內存操作（Memory）。

只讀數據傳遞（ReadOnlyMemory）。

注意事項

可空引用類型需顯式啟用。

Memory生命周期需管理。

C# 9.0：記錄, 本機大小整數, 初始化器專用類型

特性表格

概述

記錄是具有值語義的引用類型，自動實現相等性。nint和nuint支持本機大小整數。init修飾符增強屬性不可變性。

語法

記錄: public record ClassName(type1 Property1, ...);

本機大小整數: nint nativeInt; nuint nativeUInt;

init-only: public type Property { get; init; }

示例代碼

//記錄publicrecordPerson(stringFirstName,stringLastName);varperson1=newPerson("Alice","Smith");varperson2=newPerson("Alice","Smith");Console.WriteLine(person1==person2);//Truevarperson3=person1with{LastName="Johnson"};Console.WriteLine(person3);//Person{FirstName=Alice,LastName=Johnson}//本機大小整數nintnativeInt=42;nuintnativeUInt=42u;Console.WriteLine($"Nativeint:{nativeInt},Nativeuint:{nativeUInt}");//初始化器專用類型publicclassStudent{publicstringName{get;init;}}varstudent=newStudent{Name="Alice"};Console.WriteLine(student.Name);//Alice

適用場景

數據傳輸對象（記錄）。

本機代碼互操作（nint, nuint）。

不可變數據模型（init-only）。

注意事項

記錄支持繼承，需保持值語義。

本機大小整數平臺依賴。

C# 10.0：記錄結構, 全局 using 指令

特性表格

概述

記錄結構將記錄特性擴展到值類型，結合值語義和性能。全局using簡化類型引用。

語法

記錄結構: public record struct StructName(type1 Property1, ...);

全局 using: global using System;

示例代碼

//記錄結構publicrecordstructPoint(intX,intY);varpoint1=newPoint(1,2);varpoint2=newPoint(1,2);Console.WriteLine(point1==point2);//Truevarpoint3=point1with{X=3};Console.WriteLine(point3);//Point{X=3,Y=2}//全局using（假設已在文件頂部）Console.WriteLine("Hello,World!");//無需顯式usingSystem

適用場景

值類型數據建模（記錄結構）。

大型項目命名空間管理（全局 using）。

注意事項

記錄結構復制成本需關注。

全局 using 需謹慎使用。

C# 11.0：必需成員, 泛型數學支持, 文件局部類型

特性表格

概述

required修飾符強制成員初始化。泛型數學支持通過接口實現數值運算。file修飾符限制類型作用域。

語法

必需成員: public required type Property { get; set; }

泛型數學: interface INumber<T> { static abstract T operator +(T, T); }

文件局部類型: file class ClassName { ... }

示例代碼

//必需成員publicclassPerson{publicrequiredstringName{get;set;}}varperson=newPerson{Name="Alice"};Console.WriteLine(person.Name);//Alice//泛型數學支持publicinterfaceINumber<T>whereT:INumber<T>{staticabstractTAdd(Tleft,Tright);}publicreadonlystructMyNumber:INumber<MyNumber>{publicintValue{get;init;}publicMyNumber(intvalue)=>Value=value;publicstaticMyNumberAdd(MyNumberleft,MyNumberright)=>new(left.Value+right.Value);}MyNumbera=new(1);MyNumberb=new(2);varresult=MyNumber.Add(a,b);Console.WriteLine(result.Value);//3//文件局部類型fileclassHelper{publicstaticvoidLog(stringmessage)=>Console.WriteLine(message);}Helper.Log("Test");

適用場景

API 設計（必需成員）。

泛型數值計算（泛型數學）。

代碼生成（文件局部類型）。

注意事項

必需成員需明確初始化。

泛型數學需運行時支持。

C# 12.0：內聯數組

特性表格

概述

內聯數組通過[InlineArray]特性定義固定大小數組結構，優(yōu)化性能。

語法

[InlineArray(length)]publicstructStructName{privateelementType_element0;}

示例代碼

[InlineArray(10)]publicstructBuffer{privateint_element0;}Bufferbuffer=new();buffer[0]=1;buffer[9]=10;Console.WriteLine(buffer[0]);//1

適用場景

高性能計算。

替代不安全固定緩沖區(qū)。

注意事項

固定大小，運行時不可調整。

C# 13.0：參數集合擴展, 引用結構接口支持, 部分屬性

特性表格

概述

參數集合擴展支持Span<T>等類型。ref struct可實現接口。部分屬性支持分文件定義。

語法

參數集合: void Method(params Span<T> spans);

引用結構接口: ref struct StructName : IInterface { ... }

部分屬性: public partial type Property { get; set; }

示例代碼

//參數集合擴展publicvoidProcess(paramsSpan<int>spans){foreach(varspan inspans)Console.WriteLine(string.Join(",",span.ToArray()));}int[]numbers=[1,2,3];Process(numbers.AsSpan(0,2),numbers.AsSpan(2,1));//1,2和3//引用結構接口支持publicinterfaceIBuffer{voidProcess();}refstructBuffer:IBuffer{publicSpan<int>Data;publicBuffer(Span<int>data)=>Data=data;publicvoidProcess()=>Data[0]=10;}Bufferbuffer=new(numbers.AsSpan());buffer.Process();Console.WriteLine(numbers[0]);//10//部分屬性publicpartialclassPerson{publicpartialstringName{get;set;}}publicpartialclassPerson{publicpartialstringName{get=>_name;set=>_name=value;}privatestring_name;}varperson=newPerson{Name="Alice"};Console.WriteLine(person.Name);//Alice

適用場景

高性能參數傳遞（參數集合）。

擴展ref struct（接口支持）。

代碼生成（部分屬性）。

注意事項

參數集合需管理Span生命周期。

部分屬性需確保一致性。

C# 14.0：field 關鍵字, 隱式 span 轉換, nameof 增強, lambda 參數修飾符, partial 成員擴展, 空條件賦值

特性表格

概述

C# 14.0（預計2025年隨.NET 10發(fā)布，截至2025年4月為預覽版）引入了一系列語言特性，旨在提高開發(fā)效率和代碼可讀性，包括 field 關鍵字、隱式 span 轉換、nameof 增強、lambda 參數修飾符、partial 成員擴展和空條件賦值。雖然未引入全新數據類型，但這些特性顯著增強了現有類型的用法。

field 關鍵字概述

field 關鍵字允許在屬性訪問器中直接訪問編譯器生成的 backing field，無需顯式聲明。

示例代碼

publicclassPerson{publicstringName{get=>field;set=>field=value?.Trim();}}varperson=newPerson{Name="Alice"};Console.WriteLine(person.Name);//Alice

適用場景

簡化屬性實現，特別是需要對 setter 進行處理時。

注意事項

如果類中已有名為 field 的字段，需使用 @field 或 this.field 區(qū)分。

作為C# 13.0的預覽特性，C# 14.0正式支持，詳見field 關鍵字。

隱式 span 轉換概述

C# 14.0 為 Span<T> 和 ReadOnlySpan<T> 提供了與數組的隱式轉換，使其使用更加自然。

示例代碼

Span<int>span =newint[]{1,2,3};int[]array=span.ToArray();Console.WriteLine(string.Join(",",array));//1,2,3

適用場景

高性能場景中，減少顯式轉換。

與數組和 span 類型交互。

注意事項

需確保 span 的生命周期管理，詳見Span 轉換。

nameof 支持未綁定泛型概述

允許 nameof 操作符使用未綁定泛型類型。

示例代碼

stringlistName=nameof(List<>);Console.WriteLine(listName);//List

適用場景

泛型編程中，獲取類型名稱。

注意事項

簡單但強大的增強，適合反射場景。

lambda 參數修飾符概述

允許在 lambda 表達式中為參數添加修飾符，如 ref、out 等，無需指定類型。

示例代碼

varincrement=(refintx)=>x++;intnum=5;increment(refnum);Console.WriteLine(num);//6

適用場景

需要在 lambda 中修改外部變量。

注意事項

params 仍需指定類型，詳見lambda 表達式。

partial 構造函數和事件概述

擴展 partial 成員到實例構造函數和事件，允許在 partial 類型中分離定義和實現。

示例代碼

//File1.cspublicpartialclassMyClass{publicpartialMyClass(intx);publicpartialeventEventHandlerMyEvent;}//File2.cspublicpartialclassMyClass{publicpartialMyClass(intx){}publicpartialeventEventHandlerMyEvent;}

適用場景

代碼生成場景，如 UI 設計器。

注意事項

需確保 defining 和 implementing 聲明一致，詳見partial 成員。

空條件賦值概述

允許在賦值語句的左側使用 ?. 和 ?[]，僅當左側非 null 時執(zhí)行賦值。

示例代碼

string?text=null;text?.Length=5;//不執(zhí)行賦值List<int>?list=null;list?[0]=10;//不執(zhí)行賦值list=newList<int>{0};list?[0]=10;//執(zhí)行賦值，list[0]=10Console.WriteLine(list[0]);//10

適用場景

簡化 null 檢查，避免 NullReferenceException。

注意事項

不支持 ++ 和 -- 操作，詳見空條件賦值。

結語

C# 7.0至C# 14.0的類型系統(tǒng)新增內容涵蓋了值元組、Span、ReadOnlySpan、Memory、ReadOnlyMemory、可空引用類型、記錄、本機大小整數、記錄結構、內聯數組等數據類型，以及只讀結構、引用結構、必需成員、泛型數學支持等增強。C# 14.0通過field關鍵字、隱式 span 轉換等特性進一步優(yōu)化了現有類型的用法。這些特性滿足了從高性能內存管理到類型安全建模的多種需求。資深C#工程師可根據場景選擇類型，如使用Span優(yōu)化性能，記錄建模數據。由于C# 14.0尚在預覽階段，建議關注dotnet/roslyn以獲取最新更新。

到此這篇關于C#類型系統(tǒng)從7.0到14.0的發(fā)展歷程和版本特性的文章就介紹到這了,更多相關C#高性能開發(fā)之類型系統(tǒng)：從 C# 7.0 到 C# 14 的類型系統(tǒng)演進全景內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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