C#范围表达式,模式匹配,逆变和协变--11

目录
一.范围表达式
1.概述
2.语法
3.代码示例
 4.实现原理
5.应用场景
二.模式匹配
1.概述
2.核心概念
3.常用模式范例
4.Switch表达式
5.利用示例
6.优势
三.逆变和协变
1.概述
2.泛型范例参数的变性
3.协变示例
4.逆变示例
5.留意事项
6.应用场景
总结

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一.范围表达式

1.概述

• 范围表达式是C# 8.0引入的新特性,它提供了一种简洁的语法来表现数组,字符串或任何实现了索引器的集合范例的子范围（slice）.通过范围表达式,可以更方便地从集合中提取出特定范围的元素
  

2.语法

• startIndex..endIndex:表现从startIndex开始（包含）,到endIndex结束（不包含）的元素
  
• ..endIndex:表现从集合的起始位置到endIndex（不包含）的元素
  
• startIndex..:表现从startIndex开始（包含）到集合的末尾的所有元素
  
• ..:表现集合中的所有元素
  

   留意:索引可以是正数,也可以是利用^符号表现的从末尾开始的索引,此中^1表现末了一个元素
  3.代码示例

1. int[] numbers = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
2.    
3. // 从索引2（值为2）到索引5（值为5），不包含索引5   
4. int[] slice1 = numbers[2..5]; // {2, 3, 4}
5.    
6. // 从开始到索引3（不包含索引3）   
7. int[] slice2 = numbers[..3]; // {0, 1, 2}
8.    
9. // 从索引5到结尾   
10. int[] slice3 = numbers[5..]; // {5, 6, 7, 8, 9}
11.    
12. // 获取最后两个元素   
13. int[] slice4 = numbers[^2..]; // {8, 9}
14.    
15. // 获取从索引1到倒数第二个元素   
16. int[] slice5 = numbers[1..^1]; // {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

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 4.实现原理

范围表达式利用了System.Index和System.Range结构：

• Index:表现一个索引位置,可以从开头（从0开始）或从结尾（利用^符号）计数
  
• Range:由Index的起始和结束位置构成,表现一个范围
  

编译器会将范围表达式转换为调用Slice方法或其他适当的方法.比方numbers[2..5]会转换为numbers.Slice(2, 3)
   在C#中,Slice方法是与Span<T>和ReadonlySpan<T>范例相关的功能,用于在不复制数据的情况下生成一个子序列.这种方法在处理大型数据集或须要高性能操作时特别有用,因为它避免了不须要的数据复制
  根本用法:

1. using System;
2.    
3. class Program   
4. {
5.     static void Main()
6.     {
7.         int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
8.         Span<int> span = array; // 创建一个 Span<int> 包含整个数组
10.         // 从索引2开始，取3个元素
11.         Span<int> slice = span.Slice(2, 3);
12.         foreach (var item in slice)
13.         {
14.             Console.WriteLine(item); // 输出: 3 4 5
15.         }
16.     }   
17. }

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5.应用场景

• 字符串处理:
  

1. string text = "Hello, World!";   
2. string subText = text[7..^1]; // "World"

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• 列表和视图:
  

如果列表实现了Slice方法或索引器支持Range则也可以利用范围表达式
二.模式匹配

1.概述

• 模式匹配是C#从7.0版本开始引入的特性,用于更简洁地表达范例查抄,解构和条件判断.在C# 8.0及后续版本中,模式匹配得到了进一步增强,使代码更加清晰和易读
  

2.核心概念

• 模式（Pattern）:描述须要匹配的特定外形或条件,比方范例,值,属性等
  
• 表达式（Expression）:应用模式匹配的对象或值\
  

3.常用模式范例

恒值模式:匹配特定的常量值

1. if (obj is null)
2. {
3.    // obj为null
4. }

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范例模式:查抄对象是否为特定范例,并举行范例转换

1. if (obj is string s)
2. {
3.    // obj是string类型，且已转换为s
4. }

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属性模式:查抄对象的属性是否满足特定条件

1. if (person is { Age: >= 18 })
2. {
3.    // person的Age属性大于等于18
4. }

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位置模式:对对象举行解构，并匹配解构后的值

1. if (point is (0, 0))
2. {
3.    // point在原点
4. }

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递归模式:在模式中嵌套利用其他模式

1. if (tree is Node(var left, var right))
2. {
3.    // 对左子树和右子树进行处理
4. }

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4.Switch表达式

C# 8.0引入了新的Switch表达式,更加简洁:
代码示例:

1. string GetShapeDescription(Shape shape) => shape switch   
2. {
3.     Circle { Radius: var r } => $"这是一个半径为{r}的圆形",
4.     Rectangle { Width: var w, Height: var h } => $"这是一个宽{w}高{h}的矩形",
5.     _ => "未知形状"   
6. };   

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5.利用示例

范例查抄和转换:

1. if (obj is int number)
2. {
3.     Console.WriteLine($"整数：{number}");
4. }

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属性匹配:

1. if (employee is { Position: "Manager", Salary: > 5000 })
2. {
3.    // 匹配职位为Manager且薪水大于5000的员工
4. }

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6.优势

• 增强可读性:使条件判断更加直观
  
• 淘汰范例转换代码:自动举行范例转换,淘汰冗余代码
  
• 支持复杂条件:可以嵌套和组合多种模式,表达复杂的匹配逻辑
  

三.逆变和协变

1.概述

协变和逆变用于解决泛型范例在继承关系中的转换问题,重要应用于泛型接口和泛型委托.它们允许你在泛型范例之间举行范例转换,而不须要创建新的范例或举行显式转换

• 协变（Covariance）:允许从派生范例转换为基范例（输出位置）
  
• 逆变（Contravariance）:允许从基范例转换为派生范例（输入位置）
  

2.泛型范例参数的变性

在泛型接口或委托中,可以利用out和in关键字来声明范例参数的变性：

• out:协变范例参数,只能用于返回值（输出）
  
• in:逆变范例参数,只能用于参数（输入）
  

3.协变示例

协变接口:

1. public interface IEnumerable<out T>
2. {
3.     IEnumerator<T> GetEnumerator();
4. }

复制代码

由于T被声明为out,因此IEnumerable<string>可以赋值给IEnumerable<object>:

1. IEnumerable<string> strings = new List<string>();
2. IEnumerable<object> objects = strings; // 合法，协变

复制代码

协变委托:

1. public delegate T Factory<out T>();

复制代码

利用示例:

1. Factory<string> stringFactory = () => "Hello";
2. Factory<object> objectFactory = stringFactory; // 合法，协变

复制代码

4.逆变示例

逆变接口:

1. public interface IComparer<in T>
2. {
3.     int Compare(T x, T y);
4. }

复制代码

由于T被声明为in,因此IComparer<object>可以赋值给IComparer<string>:

1. IComparer<object> objectComparer = new MyObjectComparer();
2. IComparer<string> stringComparer = objectComparer; // 合法，逆变

复制代码

逆变委托:

1. public delegate void Action<in T>(T item);

复制代码

利用示例:

1. Action<object> objectAction = obj => Console.WriteLine(obj);
2. Action<string> stringAction = objectAction; // 合法，逆变

复制代码

5.留意事项

• 限定:变性只能用于接口和委托的范例参数,且范例参数只能用于输入位置（逆变）或输出位置（协变）,不能同时用于输入和输出
  
• 类和结构体:泛型类和结构体的范例参数不支持变性
  
• 方法范例参数:泛型方法的范例参数也不支持变性
  

6.应用场景

• 接口的扩展:通过协变和逆变,可以计划更机动的接口,使之更通用
  
• 事件处理程序:在委托中利用变性,可以赋值兼容的委托实例
  
• 泛型集合:在处理泛型集适时,可以更方便地举行范例转换
  

总结

• 协变实用于从派生范例转换为基范例（范例参数用于输出）
  
• 逆变实用于从基范例转换为派生范例（范例参数用于输入）
  

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