C# 11新加功能与特性

C# 11 在 .NET 7 的发布中正式亮相，进一步增强了语言的表达力和安全性，同时引入了多个新特性来简化代码编写和提高运行效率。

以下是 C# 11 的主要功能及其简介：

 

1️⃣ 原始字符串字面量（Raw String Literals）

• 作用：
  允许使用三个双引号 """ 来定义多行字符串，无需对内部的特殊字符（如反斜杠、引号等）进行额外转义。

• 优势：
  极大简化了书写包含复杂格式（如 JSON、XML、正则表达式等）的字符串，提高了代码可读性，同时支持字符串插值（通过在开头加 $"""）。

• 示例：

  var json = """
      {
          "name": "Alice",
          "message": "这是一个 \"原始字符串\" 示例。"
      }
      """;
  
  // 带插值的原始字符串字面量
  var user = "Bob";
  var greeting = $"""
      Hello, {user}!
      欢迎体验 C# 11 的原始字符串字面量。
      """;
  Console.WriteLine(greeting);

   

 

2️⃣ required 成员

• 作用：
  通过在类的属性或字段前添加 required 修饰符，强制在对象初始化时必须为这些成员赋值，确保对象在使用前处于有效状态。

• 优势：
  能有效防止因未初始化而导致的运行时错误，提升类型安全性和代码的健壮性。

• 示例：

  public class Person
  {
      // 使用 required 强制要求初始化 Name 属性
      public required string Name { get; init; }
      public int Age { get; set; }
  }
  
  // 正确：在对象初始化时提供了 Name 的值
  var person = new Person { Name = "Alice", Age = 30 };
  
  // 错误示例：如果缺少 Name 的赋值，编译器会报错
  // var personError = new Person { Age = 25 };

   

 

3️⃣ 列表模式（List Patterns）

• 作用：
  扩展了模式匹配功能，可以直接对数组、列表等序列进行结构匹配。

• 优势：
  使得对集合中元素的检查更加直观，可以利用 [element1, element2, ..] 的写法匹配序列的前几个元素或捕获剩余元素。

• 示例：

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };

// 检查数组是否以 1, 2 开头，不关心后续元素
if (numbers is [1, 2, ..])
{
    Console.WriteLine("数组以 1,2 开头");
}

// 更复杂的匹配：匹配具体结构的数组
if (numbers is [_, 2, 3, _, _])
{
    Console.WriteLine("数组第二个元素为 2，第三个元素为 3");
}

 

 

4️⃣ 泛型数学支持（Generic Math via Static Abstract Members in Interfaces）

• 作用：
  利用接口中的静态抽象成员特性，实现类型安全的泛型数学运算，使得算法能够与数值类型无关而编写。

• 优势：
  允许开发者在编译时就能确保数学运算的正确性，并能为各种数值类型提供统一的操作接口（在 .NET 7 中，内置数值类型已经支持这一特性）。

• 示例：

// 定义一个支持加法运算的接口
public interface IAddable<TSelf>
    where TSelf : IAddable<TSelf>
{
    static abstract TSelf operator +(TSelf left, TSelf right);
}

// 编写泛型方法，要求 T 类型必须实现加法操作
T Add<T>(T a, T b) where T : IAddable<T> => a + b;

int sum = Add(3, 4);  // 编译器会选择适当的加法实现，结果为 7
Console.WriteLine(sum);

 

 

5️⃣ UTF-8 字符串字面量

• 作用：
  在字符串字面量后加上 u8 后缀，可以直接生成 UTF-8 编码的只读字节序列（ReadOnlySpan<byte>），避免在运行时进行编码转换。

• 优势：
  对于高性能或需要直接处理原生 UTF-8 数据的场景非常有用，可以减少内存分配和提高效率。

• 示例：

ReadOnlySpan<byte> utf8Data = "Hello, UTF-8!"u8;
// utf8Data 已采用 UTF-8 编码存储
Console.WriteLine(utf8Data.Length); // 输出字节数

 

总结

C# 11 主要新增并改进了以下功能：

• 原始字符串字面量：简化多行字符串和复杂格式字符串的书写，并支持插值。
• required 成员：强制对象初始化时赋值必需的成员，提升类型安全性。
• 列表模式：扩展模式匹配功能，使对数组或集合的结构匹配更加直观。
• 泛型数学支持：利用静态抽象成员在接口中的应用，实现类型安全且通用的数学运算。
• UTF-8 字符串字面量：直接生成 UTF-8 编码的字符串数据，适用于高性能场景。