C# 9.0 新特性預(yù)覽：頂級(jí)語(yǔ)句

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前言

隨著 .NET 5 發(fā)布日期的日益臨近，其對(duì)應(yīng)的 C#新版本已確定為 C# 9.0，其中新增加的特性（或語(yǔ)法糖）也已基本鎖定，本系列文章將向大家展示它們。

頂級(jí)語(yǔ)句 (Top-level statements)

頂級(jí)語(yǔ)句這個(gè)名字看起來(lái)不是那么直觀，或許它的曾用名更好一些：Simple Programs，簡(jiǎn)單程序。

目的

想必大家都知道，即使是最簡(jiǎn)單的 C#程序，也會(huì)有一定量的繁文縟節(jié)，因?yàn)樽钌僖残枰粋€(gè) Main 方法。這似乎妨礙了語(yǔ)言的學(xué)習(xí)和程序的清晰度。

因此，這個(gè)特性的最主要目的就是為了初學(xué)者和代碼的清晰度，讓書(shū)寫(xiě) C# 程序可以變得更輕松。

語(yǔ)法

語(yǔ)法 Spec 如下，允許在命名空間的聲明前面，添加一組語(yǔ)句，且只允許有一個(gè)編譯單元（可以認(rèn)為是一個(gè)源文件）擁有這種語(yǔ)句：

compilation_unit
    : extern_alias_directive* using_directive* global_attributes? statement* namespace_member_declaration* ;

Spec 比較難懂，我們直接來(lái)看示例：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是允許在源文件中直接書(shū)寫(xiě)代碼語(yǔ)句而不用寫(xiě) Main 方法：

System.Console.WriteLine("Hi!");

以上代碼會(huì)被翻譯為：

static class $Program
{
    static void $Main(string[] args)
    {
        System.Console.WriteLine("Hi!");
    }
}

可以看到，WriteLine語(yǔ)句被自動(dòng)的包在了一個(gè)類(lèi)和 Main 方法里面。

自動(dòng)生成的 Main 方法的返回值也會(huì)根據(jù)是否異步以及是否有返回值來(lái)變化，例如：

await System.Threading.Tasks.Task.Delay(1000);
System.Console.WriteLine("Hi!");
return 0;

會(huì)被翻譯為：

static class $Program
{
    static async Task $Main(string[] args)
    {
        await System.Threading.Tasks.Task.Delay(1000);
        System.Console.WriteLine("Hi!");
        return 0;
    }
}

各種場(chǎng)景

• 支持在 using 語(yǔ)句后面：

using System;
Console.Write("Hi!");

會(huì)被翻譯為：

using System;
static class $Program
{
    static void $Main(string[] args)
    {
        Console.Write("Hi!");
    }
}

• 也可以加上本地函數(shù)：

local();
void local() => System.Console.WriteLine(2);

可以與其它代碼共存，例如類(lèi)的聲明：

Type.M();
static class Type
{
    public static void M()
    {
        System.Console.WriteLine("Hi!");
    }
}

稍微復(fù)雜一點(diǎn)的：

await using (var x = new C())
{
    System.Console.Write("body ");
}
class C : System.IAsyncDisposable, System.IDisposable
{
    public System.Threading.Tasks.ValueTask DisposeAsync()
    {
        System.Console.Write("DisposeAsync");
        return new System.Threading.Tasks.ValueTask(System.Threading.Tasks.Task.CompletedTask);
    }
    public void Dispose()
    {
        System.Console.Write("IGNORED");
    }
}

• 同時(shí)兼容了using alias的語(yǔ)法

using alias1 = Test;
string Test() => ""1"";
System.Console.WriteLine(Test());
class Test {}
delegate Test D(alias1 x);
namespace N1
{
    using alias2 = Test;
    delegate Test D(alias2 x);
}

• 也可以同時(shí)與顯示的 Main 方法聲明在一起，只不過(guò)顯示的Main方法會(huì)被忽略掉并提示一個(gè)警告

using System;
using System.Threading.Tasks;
System.Console.Write("Hi!");
class Program
{
    static void Main() // warning CS7022: The entry point of the program is global code; ignoring 'Program.Main()' entry point
    {
        Console.Write("hello");
    }
}

限制

• 不支持在多個(gè)編譯單元下?lián)碛许敿?jí)語(yǔ)句：

// file1.cs
System.Console.WriteLine("1");
// error CS9001: Only one compilation unit can have top-level statements.

// file2.cs
System.Console.WriteLine("2");
// error CS9001: Only one compilation unit can have top-level statements.

• 不能放在類(lèi)的內(nèi)部

class Test
{
    System.Console.WriteLine("Hi!"); // ERROR
}

• 不能放在命名空間的內(nèi)部

namespace Test
{
    System.Console.WriteLine("Hi!"); // ERROR
}

• 要么所有分支都有返回值，要么都沒(méi)有

System.Console.WriteLine();
if (args.Length == 0)
{
    return 10; // error CS0161: 不是所有代碼分支都有返回值
}

• 雖然可以可以與類(lèi)聲明一起寫(xiě)，但是在類(lèi)中是無(wú)法調(diào)用到 Main 方法 args 入?yún)⒌模驗(yàn)榫幾g時(shí)會(huì)編譯為兩個(gè)類(lèi)

System.Console.WriteLine(args);
class Test
{
    void M()
    {
        System.Console.WriteLine(args); // ERROR
    }
}

• 自然，你也不能用 args 來(lái)命名本地函數(shù)

args(1);
void args(int x) // ERROR
{}

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