你所不知道的 C# 中的细节
2021-07-07 22:03
前言
有一个东西叫做鸭子类型，所谓鸭子类型就是，只要一个东西表现得像鸭子那么就能推出这玩意就是鸭子。
C# 里面其实也暗藏了很多类似鸭子类型的东西，但是很多开发者并不知道，因此也就没法好好利用这些东西，那么今天我细数一下这些藏在编译器中的细节。
不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await
在 C# 中编写异步代码的时候，我们经常会选择将异步代码包含在一个 Task 或者 ValueTask 中，这样调用者就能用 await 的方式实现异步调用。
西卡西，并不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await。Task 和 ValueTask 背后明明是由线程池参与调度的，可是为什么 C# 的 async/await 却被说成是 coroutine 呢？
因为你所 await 的东西不一定是 Task/ValueTask，在 C# 中只要你的类中包含 GetAwaiter() 方法和 bool IsCompleted 属性，并且 GetAwaiter() 返回的东西包含一个 GetResult() 方法、一个 bool IsCompleted 属性和实现了 INotifyCompletion，那么这个类的对象就是可以 await 的 。
因此在封装 I/O 操作的时候，我们可以自行实现一个 Awaiter，它基于底层的 epoll/IOCP 实现，这样当 await 的时候就不会创建出任何的线程，也不会出现任何的线程调度，而是直接让出控制权。而 OS 在完成 I/O 调用后通过 CompletionPort (Windows) 等通知用户态完成异步调用，此时恢复上下文继续执行剩余逻辑，这其实就是一个真正的 stackless coroutine。
public class MyTaskT>
{
public MyAwaiterT> GetAwaiter()
{
return new MyAwaiterT>();
}
}
public class MyAwaiterT> : INotifyCompletion
{
public bool IsCompleted { get; private set; }
public T GetResult()
{
throw new NotImplementedException();
}
public void OnCompleted(Action continuation)
{
throw new NotImplementedException();
}
}
public class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
var obj = new MyTaskint>();
await obj;
}
}
事实上，.NET Core 中的 I/O 相关的异步 API 也的确是这么做的，I/O 操作过程中是不会有任何线程分配等待结果的，都是 coroutine 操作：I/O 操作开始后直接让出控制权，直到 I/O 操作完毕。而之所以有的时候你发现 await 前后线程变了，那只是因为 Task 本身被调度了。
UWP 开发中所用的 IAsyncAction/IAsyncOperation 则是来自底层的封装，和 Task 没有任何关系但是是可以 await 的，并且如果用 C++/WinRT 开发 UWP 的话，返回这些接口的方法也都是可以 co_await 的。
不是只有 IEnumerable 和 IEnumerator 才能被 foreach
经常我们会写如下的代码：
foreach (var i in list)
{
// ......
}
然后一问为什么可以 foreach，大多都会回复因为这个 list 实现了 IEnumerable 或者 IEnumerator。
但是实际上，如果想要一个对象可被 foreach，只需要提供一个 GetEnumerator() 方法，并且 GetEnumerator() 返回的对象包含一个 bool MoveNext() 方法加一个 Current 属性即可。
class MyEnumeratorT>
{
public T Current { get; private set; }
public bool MoveNext()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
class MyEnumerableT>
{
public MyEnumeratorT> GetEnumerator()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
class Program
{
public static void Main()
{
var x = new MyEnumerableint>();
foreach (var i in x)
{
// ......
}
}
}
不是只有 IAsyncEnumerable 和 IAsyncEnumerator 才能被 await foreach
同上，但是这一次要求变了，GetEnumerator() 和 MoveNext() 变为 GetAsyncEnumerator() 和 MoveNextAsync()。
其中 MoveNextAsync() 返回的东西应该是一个 Awaitable，至于这个 Awaitable 到底是什么，它可以是 Task/ValueTask，也可以是其他的或者你自己实现的。
class MyAsyncEnumeratorT>
{
public T Current { get; private set; }
public MyTaskbool> MoveNextAsync()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
class MyAsyncEnumerableT>
{
public MyAsyncEnumeratorT> GetAsyncEnumerator()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
class Program
{
public static async Task Main()
{
var x = new MyAsyncEnumerableint>();
await foreach (var i in x)
{
// ......
}
}
}
ref struct 要怎么实现 IDisposable
众所周知 ref struct 因为必须在栈上且不能被装箱，所以不能实现接口，但是如果你的 ref struct 中有一个 void Dispose() 那么就可以用 using 语法实现对象的自动销毁。
ref struct MyDisposable
{
public void Dispose() => throw new NotImplementedException();
}
class Program
{
public static void Main()
{
using var y = new MyDisposable();
// ......
}
}
不是只有 Range 才能使用切片
C# 8 引入了 Ranges，允许切片操作，但是其实并不是必须提供一个接收 Range 类型参数的 indexer 才能使用该特性。
只要你的类可以被计数（拥有 Length 或 Count 属性），并且可以被切片（拥有一个 Slice(int, int) 方法），那么就可以用该特性。
class MyRange
{
public int Count { get; private set; }
public object Slice(int x, int y) => throw new NotImplementedException();
}
class Program
{
public static void Main()
{
var x = new MyRange();
var y = x[1..];
}
}
不是只有 Index 才能使用索引
C# 8 引入了 Indexes 用于索引，例如使用 ^1 索引倒数第一个元素，但是其实并不是必须提供一个接收 Index 类型参数的 indexer 才能使用该特性。
只要你的类可以被计数（拥有 Length 或 Count 属性），并且可以被索引（拥有一个接收 int 参数的索引器），那么就可以用该特性。
class MyIndex
{
public int Count { get; private set; }
public object this[int index]
{
get => throw new NotImplementedException();
}
}
class Program
{
public static void Main()
{
var x = new MyIndex();
var y = x[^1];
}
}
给类型实现解构
如何给一个类型实现解构呢？其实只需要写一个名字为 Deconstruct() 的方法，并且参数都是 out 的即可。
class MyDeconstruct
{
private int A => 1;
private int B => 2;
public void Deconstruct(out int a, out int b)
{
a = A;
b = B;
}
}
class Program
{
public static void Main()
{
var x = new MyDeconstruct();
var (o, u) = x;
}
}
不是只有实现了 IEnumerable才能用 LINQ
LINQ是C#中常用的一种集成查询语言，允许你这样写代码：
from c in list where c.Id > 5 select c;
但是上述代码中的 list 的类型不一定非得实现 IEnumerable，事实上，只要有对应名字的扩展方法就可以了，比如有了叫做 Select的方法就能用 select，有了叫做 Where的方法就能用 where 。
class JustT> : MaybeT>
{
private readonly T value;
public Just(T value) { this.value = value; }
public override MaybeU> SelectU>(FuncT, MaybeU>> f) => f(value);
public override string ToString() => $"Just {value}";
}
class NothingT> : MaybeT>
{
public override MaybeU> SelectU>(FuncT, MaybeU>> _) => new NothingU>();
public override string ToString() => "Nothing";
}
abstract class MaybeT>
{
public abstract MaybeU> SelectU>(FuncT, MaybeU>> f);
public MaybeV> SelectManyU, V>(FuncT, MaybeU>> k, FuncT, U, V> s)
=> Select(x => k(x).Select(y => new JustV>(s(x, y))));
public MaybeU> Where(FuncMaybeT>, bool> f) => f(this) ? this : new NothingT>();
}
class Program
{
public static void Main()
{
var x = new Justint>(3);
var y = 上一篇：简单js条码生成器