LINQ之路 2：C# 3.0的語言功能（上）
在上一篇的LINQ介紹中，我們已經看到了隱式類型變量var，擴展方法(extension method)和lambda表達式的身影。沒錯，他們正是LINQ技術的基石，是他們讓LINQ的實現成為可能，并且簡化了LINQ表達式的書寫。在這一篇中，我將和大家一一探討C#3.0在語言功能上所作的努力，包括：隱式類型局部變量、自動屬性和匿名類型。
隱式類型局部變量
C#是強類型語言，意味著我們在聲明變量時必須指定變量的具體類型，比如：
static void DeclareExplicitVars()
{
int myInt = 0;
bool myBool = true;
string myString = "Hello, World!";
}
現在C# 3.0為我們提供了一個新的關鍵字var，你可以使用它代替正式的數據類型名（如int, bool, string）。在使用var關鍵字時，編譯器會根據用于初始化局部變量的初始值推斷出變量的數據類型。例如，上面的變量聲明可以改為如下代碼：
static void DeclareImplicitVars()
{
// 隱式類型局部變量的聲明方式： var varName = defaultValue;
var myInt = 0;
var myBool = true;
var myString = "Hello, World!";
}
上面兩種方式是等價的，編譯器可以根據初始值推斷myInt的類型為System.Int32，myBool的類型為System.Boolean，myString的類型為System.String。
除此之外，我們可以對基類庫中的所有類型使用隱式類型，包括數組、泛型、自定義類型。
public static void DeclareImplicitVars()
{
// declare implicit variables
var numbers = new int[] { 2, 4, 6, 8 };
var persons = new List<Person>();
var car = new SportsCar();
// verify the data type using reflection
Console.WriteLine("numbers is a: {0}", numbers.GetType().Name);
Console.WriteLine("persons is a: {0}", persons.GetType().Name);
Console.WriteLine("car is a: {0}", car.GetType().Name);
}
輸出結果如下：
var在foreach語句中的使用
在foreach循環語句中，我們也可以使用隱式類型。正如你希望的那樣，編譯器會推斷出正確的數據類型：
static void VarInForeachLoop()
{
var numbers = new int[] { 2, 4, 6, 8 };
foreach (var item in numbers)
{
Console.WriteLine("Item value: {0}", item);
}
}
隱式類型變量的限制
需要注意的是，使用var關鍵字時會存在多種限制。首先，隱式類型只能應用與方法或者屬性內局部變量的聲明，不能使用var來定義返回值、參數的類型或類型的數據成員。
其次，使用var進行聲明的局部變量必須賦初始值，并且不能以null作為初始值。其原因在于編譯器必須能夠根據初始值推斷出該變量的實際類型。
隱式類型數據是強類型數據
隱式類型局部變量最終會產生強類型數據。因此，var關鍵字與腳本語言（如VBScript或Perl）的Variant數據類型是不一樣的，對后者來說，一個變量可以在其生命周期中保存不同類型的值。
其實，類型推斷保持了C#語言的強類型特性，并且在編譯時只影響變量聲明。初始化之后，編譯器就已經為隱式類型變量推斷出了確切的數據類型。如果把不同類型的值賦給變量會導致編譯時錯誤：
static void ImplicitTypingStrongTyping()
{
// 編譯器知道 s 是System.String類型
var s = "This variable can only hold string data!";
s = "It's OK.";
// 可以調用任何基礎方法
string upper = s.ToUpper();
// 錯誤！不能把數值類型數據賦給String類型變量
s = 100;
}
隱式類型局部變量的作用
看了上面的介紹，你肯定會奇怪這個結構有什么用呢。如果只是為了簡單，就不值得了，因為這樣做可能會使其他閱讀代碼的人感到疑惑。但當我們使用LINQ時，var關鍵字的優勢就顯現出來了。它可以動態根據查詢本身的格式來創建結果集，這樣我們就不需要顯示定義查詢可能返回的類型，而且在很多時候我們并不能一眼就看出LINQ的返回類型。如下例：
public static void QueryOverInts()
{
int[] numbers = { 10, 20, 30, 40, 1, 2, 3, 5 };
var subset = from i in numbers where i < 10 select i;
Console.Write("values in subset: ");
foreach (var i in subset)
Console.Write("{0} ", i);
Console.WriteLine();
Console.WriteLine("subset is a: {0}", subset.GetType().Name);
Console.WriteLine("subset is defined in: {0}", subset.GetType().Namespace);
}
輸出:
其實，我們可以認為只有在定義從LINQ查詢返回的數據時才使用var關鍵字。
自動屬性
我們知道.NET語言推薦使用類型屬性來封裝私有數據字段，而不是 使用GetXXX()和SetXXX()方法。因為.NET基類庫總是使用類型屬性而不是傳統的訪問和修改方法，因此使用屬性可以獲得與.NET平臺更好的集成性。需要知道的是，在底層，C#屬性會被映射到前綴get_和set_的方法中，即如果定義了Name屬性，C#會自動生成get_Name()和set_Name()方法。
考慮如下的C#類型定義：
class Person
{
private string firstName = string.Empty;
public string FirstName
{
get { return firstName; }
set { firstName = value; }
}
private string lastName = string.Empty;
public string LastName
{
get { return lastName; }
set { lastName = value; }
}
private int level = 0;
public int Level
{
get { return level; }
set { level = value; }
}
}
雖然定義屬性不難，但如果屬性只是賦值和返回值，對次定義字段和屬性也很麻煩，特別是在類屬性很多的情況下。為了簡化這種簡單的數據字段封裝的過程，C# 3.0提供了自動屬性語法。現在，上面的Person可以定義成如下形式：
class Person
{
public string FirstName { get; set; }
public string LastName { get; set; }
public int Level { get; set; }
}
定義自動屬性時，我們只需要指定訪問修飾符、數據類型、屬性名稱和空的get/set作用域。在編譯時，會使用自動生成的私有支持字段以及get/set邏輯的正確實現。
需要注意的是，定義自動屬性時，必須同時提供get和set關鍵字，因此不能定義只讀或者只寫的自動屬性。
匿名類型
作為一個面向對象的程序員，我們知道如何定義類來表達一個給定的編程實體。當我需要一個在項目之間重用的類型時，我們通常創建一個C#類，為該類提供必需的一系列屬性、方法和事件等。但有時候，我們可能需要定義類來封裝一些相關數據，而不需要任何相關聯的方法、事件。并且，給類不需要在項目間重用。盡管如此，我們還是得定義一個“臨時”類，雖然工作不是很復雜，但是如果需要定義類來封裝很多數據成員的話，那么將消耗你大量的勞動時間。我想，大家都不會希望把編程變成一項機械運動吧。
C# 3.0提供的匿名類型正是為了上述任務而生，匿名類型是匿名方法的自然延伸，可以幫助我們輕松的完成上面的工作。
定義一個匿名類型時，使用新的關鍵字var和之前介紹的對象初始化語法，如下示例：
static void TestAnonymousType()
{
// 構造一個匿名對象表示一個雇員
var worker = new { FirstName = "Vincent", LastName = "Ke", Level = 2 };
// 顯示并輸出
Console.WriteLine("Name: {0}, Level: {1}", worker.FirstName + "" + worker.LastName, worker.Level);
}
使用上述代碼來構建匿名對象時，C#編譯器會在編譯時自動生成名稱唯一的類。因為這個類的名字在C#中是不可見的，所以必需使用var關鍵字來使用隱式類型化。另外，我們需要通過對象初始化語法來定義一系列屬性來封裝各個數據。
匿名類型的內部表示
所有的匿名類型都自動繼承自System.Object，我們可以在隱式類型話的worker上面調用ToString()、GetHashCode()、Equals()、GetType()等方法。
我們可以定義如下方法來查看匿名類型的信息：
static void ReflectAnonymousType(object obj)
{
Console.WriteLine("Type Name: {0}", obj.GetType().Name);
Console.WriteLine("Base Class: {0}", obj.GetType().BaseType);
Console.WriteLine("obj.ToString() = {0}", obj.ToString());
Console.WriteLine("obj.GetHashCode() = {0}", obj.GetHashCode());
}
static void TestAnonymousType()
{
// 構造一個匿名對象表示一個雇員
var worker = new { FirstName = "Vincent", LastName = "Ke", Level = 2 };
ReflectAnonymousType(worker);
}
結果如下：
上例中，worker的類型是<>f__AnonymousType0`3（各版本之中可能會有所不同），匿名類型的類型名完全由編譯器決定。更重要的是，使用對象初始化語法定義的每一個名稱/值對被映射為同名的只讀屬性以及被封裝的私有數據成員。
方法ToString()和GetHashCode()的實現
從上面可以看到，匿名類型直接了System.Object，并且重寫了Equals()、GetHashCode()、ToString()方法。其中ToString()根據每一個名稱/值對，生成并返回一個字符串，見上圖。
GetHashCode()的實現使用每一個匿名類型的成員變量來計算散列值。當且僅當兩個匿名類型有相同的屬性別且被賦予相同的值時，就會產生相同的散列值，這樣，匿名類型就可以很好的和Hashtable容器一起工作。
匿名類型的相等語義
編譯器重寫的Equals()在判斷對象時使用了基于值的語義，但編譯器并沒有重載（==和!=）相等運算符，因此使用==比較兩個匿名對象時，是基于引用的語義！”==”比較引用是對所有類的默認行為。如下例：
static void AnonymousTypeEqualityTest()
{
// 構建兩個匿名類型，擁有相同的名稱/值對
var worker1 = new { FirstName = "Harry", SecondName = "Folwer", Level = 2 };
var worker2 = new { FirstName = "Harry", SecondName = "Folwer", Level = 2 };
// Equals測試
if (worker1.Equals(worker2))
Console.WriteLine("worker1 equals worker2");
else
Console.WriteLine("worker1 not equals worker2");
// ==測試
if (worker1 == worker2)
Console.WriteLine("worker1 == worker2");
else
Console.WriteLine("worker1 != worker2");
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