一、數組、集合和 LINQ

C# 和 .NET 提供了許多不同的集合類型。 數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)內存），以及 System.Memory<T> （用于訪問托管堆上的連續(xù)內存）。 所有集合（包括數組、Span<T> 和 Memory<T>）都遵循一種統一的迭代原則。 使用 System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 接口。 這種統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、數組

數組是一種數據結構*_，其中包含許多通過計算索引訪問的變量。 數組中的變量（亦稱為數組的“元素”）均為同一種類型。 我們將這種類型稱為數組的“元素類型”。

數組類型是引用類型，聲明數組變量只是為引用數組實例預留空間。 實際的數組實例是在運行時使用 new 運算符動態(tài)創(chuàng)建而成。 new 運算指定了新數組實例的長度，然后在此實例的生存期內固定使用這個長度。 數組元素的索引介于 0 到 Length - 1 之間。 new 運算符自動將數組元素初始化為其默認值（例如，所有數值類型的默認值為 0，所有引用類型的默認值為 null）。

以下示例創(chuàng)建 int 元素數組，初始化此數組，然后打印此數組的內容。

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“一維數組”上進行操作。 C# 還支持多維數組。 數組類型的維數（亦稱為數組類型的秩）是 1 與數組類型方括號內的逗號數量相加的結果。 以下示例分別分配一維、二維、三維數組。

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

a1 數組包含 10 個元素，a2 數組包含 50 個元素 (10 × 5)，a3 數組包含 100 個元素 (10 × 5 × 2)。 數組的元素類型可以是任意類型（包括數組類型）。 包含數組類型元素的數組有時稱為“交錯數組”，因為元素數組的長度不必全都一樣。 以下示例分配由 int 數組構成的數組：

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)建包含三個元素的數組，每個元素都是 int[] 類型，并且初始值均為 null。 接下來的代碼行將這三個元素初始化為引用長度不同的各個數組實例。

通過 new 運算符，可以使用“數組初始值設定項”（在分隔符 { 和 } 內編寫的表達式列表）指定數組元素的初始值。 以下示例分配 int[]，并將其初始化為包含三個元素。

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

可從 { 和 } 內的表達式數量推斷出數組的長度。 數組初始化可以進一步縮短，這樣就不用重新聲明數組類型了。

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

以上兩個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。 以下代碼從前一個示例中枚舉數組：

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、字符串內插

C# 字符串內插使你能夠通過定義表達式（其結果放置在格式字符串中）來設置字符串格式。 例如，以下示例從一組天氣數據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.

內插字符串通過 $ 標記來聲明。 字符串插內插計算 { 和 } 之間的表達式，然后將結果轉換為 string，并將括號內的文本替換為表達式的字符串結果。 第一個表達式 ({weatherData.Date:MM-DD-YYYY}) 中的 : 指定格式字符串。 在前一個示例中，這指定日期應以“MM-DD-YYYY”格式顯示。

三、模式匹配

C# 語言提供模式匹配表達式來查詢對象的狀態(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 表達式是模式匹配的主要表達式。

四、委托和 Lambda 表達式

委托類型表示對具有特定參數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傳遞的實體。 委托還類似于其他一些語言中存在的“函數指針”概念。 與函數指針不同，委托是面向對象且類型安全的。

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 應用于 double[] 的元素，從而返回包含結果的 double[]。 在 Main 方法中，Apply 用于向 double[] 應用三個不同的函數。

委托可以引用靜態(tài)方法（如上面示例中的 Square 或 Math.Sin）或實例方法（如上面示例中的 m.Multiply）。 引用實例方法的委托還會引用特定對象，通過委托調用實例方法時，該對象會變成調用中的 this。

還可以使用匿名函數或 Lambda 表達式創(chuàng)建委托，這些函數是在聲明時創(chuàng)建的“內聯方法”。 匿名函數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和返回類型。

五、async/await

C# 支持含兩個關鍵字的異步程序：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 運算符通知編譯器異步等待結果完成。 控件返回給調用方，該方法返回一個管理異步工作狀態(tài)的結構。 結構通常是 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：以其同步對應項的形式讀取，但以異步方式執(zhí)行。 例如，以下代碼會下載 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> 聲明中的類型參數匹配。 （返回 Task 的方法將使用不帶任何參數的 return 語句）。
  

六、屬性

C# 程序中的類型、成員和其他實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實體，并在運行時檢索此類信息。 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，可將其附加到程序實體，以提供指向關聯文檔的鏈接。

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 庫提供的 Attribute 基類。 特性的應用方式為，在相關聲明前的方括號內指定特性的名稱以及任意自變量。 如果特性的名稱以 Attribute 結尾，那么可以在引用特性時省略這部分名稱。 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 HelpAttribute。 特性類的公共構造函數控制了將特性附加到程序實體時必須提供的信息。 可以通過引用特性類的公共讀寫屬性（如上面示例對 Topic 屬性的引用），提供其他信息。

可以在運行時使用反射來讀取和操縱特性定義的元數據。 如果使用這種方法請求獲取特定特性，便會調用特性類的構造函數（在程序源中提供信息）。 返回生成的特性實例。 如果是通過屬性提供其他信息，那么在特性實例返回前，這些屬性會設置為給定值。

下面的代碼示例展示了如何獲取與 Widget 類及其 Display 方法相關聯的 HelpAttribute 實例。

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}");
}

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