如何掌握C#的核心技術
引子
前不久看到一個段子，某年寧波交警引進人臉識別技術抓拍行人闖紅燈，結果一天下來被發現闖紅燈次數最多的是珠海女子董小姐，日闖紅燈3000多次。寧波交警連夜研究抓捕方案，最后分析發現，原來是大巴車上的某掌握核心的產品廣告被錯誤識別了。
這家自稱掌握了核心的制造企業，雖然並非每個產品都賣座，但這樣的廣告詞確實也牢牢抓住了觀眾的眼球，簡單明了的廣告詞，使產品具備更加鮮明的標簽，形成了其獨特的品牌形象。
最近，又看到某汽車制造大廠，雖然業績不怎么樣，但其董事長的眼界之高令人欽佩。在股東會上，有股東詢問過去業績不佳，是否有興趣在無人駕駛技術上跟某民族品牌建立進一步合作關系時，這位董事長也毫不猶豫的回答到：
“不接受xx提供的無人駕駛整體解決方案，要將核心技術掌握在自己手中。“
至於這家公司是否真的掌握了核心技術，也許有讀者作為該公司的產品用戶，或汽車產業從業人員，或甚至是股東，可能比較清楚，小編比較菜，對這種核心技術不太了解。
但小編從這兩個案例發現了一個現象，核心技術無論對於公司而言，還是對於個人而言，都是非常有價值的關鍵特性。一個掌握了核心技術的開發者，必然是脫離了低級趣味的專業開發者，在紛繁復雜的互聯網時代面前，往往有更多機會凸顯自己的才華，進而獲得與自己實力相匹配的待遇水平。
毫無疑問，掌握C#的核心技術也同樣如此。那么，問題是，C#的核心技術有哪些呢？我們該如何掌握C#的核心技術呢？
C#的發展歷程
眾所周知，C#是由偉大的程序員之神Anders Hejlsberg為體現.NET技術的優勢而創造出來的一種優秀語言。說起Anders Hejlsberg雖然可能有的讀者不太熟悉，但說起他創造的幾種語言或編譯器，大家估計就並不陌生了。
例如他20歲時花了僅僅兩三周就開發出來了一種Pascal編譯器。之后他又開發出了Delphi，這是一種非常神奇的語言，在面向過程式開發方法的時代，Delphi能夠與VB獨占半邊天，其優秀之處顯然不是區區幾句話就能說清楚，聽說在當時，許多開發者都非常擅長使用其創造奇跡，例如今天的產品之神張小龍在30年前就曾經用其開發過foxmail，早期的wps據說也是使用Delphi開發出來的。
再后來，Anders加入了微軟，並為.NET設計了C#這樣一款優秀的語言。（當然，Anders並未止步於C#這樣的成就，在C#之后，他又改良了Javascript，並為其帶來了今天的“后端噩夢”TypeScript語言。）
2002年，C#隨.NET戰略一起發布，從一開始就被定位為.NET開發框架核心中的核心，直到今天，已經成為一種比較優秀的主流技術語言。這種語言吸收了其他語言的優勢，同時又基於.NET框架的特性實現了許多優雅的功能，今天的C#，不僅僅能夠用於傳統的面向對象開發，也同樣可以廣泛使用於函數式開發方法。對於初學者而言，如果學過Java和C++語言，上手也非常容易。
經過將近20年的發展，C#語言已經迭代了15個主要版本，從最早期的C#1.0到現在最新版的9.0，及10.0預覽版，共發布了6次正式版本發布，對於許多開發者而言，每一次版本升級也意味着又需要刷新技術面，着實是一種痛並快樂的過程。
回顧那么多個版本，你還記得哪些C#的“核心技術”給你帶來過開發效率的巨大提升么？
《C#的核心技術指南》中的核心技術
最近，我有幸閱讀了新出版的《C#8.0核心技術指南》，並在這篇文章中，我摘取了幾個C#相關的新特性和概念跟大家一起分享。當然由於C#實際上是.NET框架的主力語言，以下介紹的一些核心技術，可能實質上是.NET框架的核心技術，大家不用糾結這個問題。
C#9.0新特性
參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-9。
C#8.0的新特性
參見https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/whats-new/csharp-8
C#可為空類型
3.1 可為空值類型
可為空值類型是針對基礎類型而言，例如Int？ bool？double？這些基礎類型都是我們常用的可為空值類型，該類型出現得比較早，在C#2.0中就已經出現了可為空值類型。
檢查可為空值類型的實例
從C#7.0開始，可以使用is表達式對可為空值類型進行檢查，
int? a = 42;
if (a is int valueOfA)
{
Console.WriteLine($"a is {valueOfA}");
}
else
{
Console.WriteLine("a does not have a value");
}
// Output:
// a is 42
當然，依然可以使用HasValue這種類型對可為空值類型進行檢查。
3.2 C#可為空引用類型
可為空值類型常用於數據庫的檢查中，可以通過該類型判斷對象是否為空，而可為空引用類型則恰好相反，可以一定程度上防止引用類型的值為空，避免引發 “未將對象引用添加到對象的實例”這樣的空指針異常。
該類型自C#8.0 引入，包括兩種方式“可為空引用類型”和“不可為空引用類型”，使你能夠對引用類型變量的屬性作出重要聲明 ：
- 引用不應為 null。 當變量不應為 null 時，編譯器會強制執行規則，以確保在不首先檢查它們是否為 null 的情況下，取消引用這些變量是安全的：
- 必須將變量初始化為非 null 值。
- 變量永遠不能賦值為
null。
- 引用可為 null。 當變量可以為 null 時，編譯器會強制執行不同的規則以確保你已正確檢查空引用：
- 只有當編譯器可以保證該值不為 null 時，才可以取消引用該變量。
- 這些變量可以使用默認的
null值進行初始化，也可以在其他代碼中賦值為null。 類型為 Null 性
例如，在常用的語句中，我們可能這樣實現：
void foo(string？ s)=>Console.WriteLine(s.Length);
一旦出現了string為空的情況，可能很容易就會引發空指針異常。
可為空上下文
可為空上下文可以對編譯器如何解釋引用類型變量進行精細控制。
可以使用 .csproj 文件中的 Nullable 元素為項目設置可為空注釋上下文和可為空警告上下文。 此元素配置編譯器如何解釋類型的為 Null 性以及生成哪些警告。 有效設置如下：
-
enable：“啟用”可為空注釋上下文。 “啟用”可為空警告上下文。
- 引用類型的變量，例如
string是“不可為空”。 啟用所有為 Null 性警告。
- 引用類型的變量，例如
-
warnings：“禁用”可為空注釋上下文。 “啟用”可為空警告上下文。
- 引用類型的變量是“無視”。 啟用所有為 Null 性警告。
-
annotations：“啟用”可為空注釋上下文。 “禁用”可為空警告上下文。
- 引用類型的變量（例如字符串）不可為 null。 禁用所有為 Null 性警告。
-
disable：“禁用”可為空注釋上下文。 “禁用”可為空警告上下文。
- 引用類型的變量是“無視”，就像早期版本的 C# 一樣。 禁用所有為 Null 性警告。
示例：
XML復制
<Nullable>enable</Nullable>
你還可以使用指令在項目的任何位置設置這些相同的上下文：
#nullable enable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設置為“已啟用”。#nullable disable：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文設置為“已禁用”。#nullable restore：將可為空注釋上下文和可為空警告上下文還原到項目設置。#nullable disable warnings：將可為空警告上下文設置為“已禁用”。#nullable enable warnings：將可為空警告上下文設置為“已啟用”。#nullable restore warnings：將可為空警告上下文還原到項目設置。#nullable disable annotations：將可為空注釋上下文設置為“禁用”。#nullable enable annotations：將可為空注釋上下文設置為“啟用”。#nullable restore annotations：將注釋警告上下文還原到項目設置。
屬性模式
C#在7.0中引入了屬性模式，通過該模式，可以快速匹配對象的一個或多個屬性值。例如，我們可以使用這樣的示例快速匹配相關屬性值。
if (obj is string s && s.Length=4)
除了這種屬性模式，還有一種是C#8.0中引入的模式，該模式主要用於switch語句的用法，使用起來也非常簡潔。
bool ShouldAllow(Url url)=>url switch
{
{Scheme:"http",Port=80}=>true,
{Scheme:"https",port=443}=>true
}
屬性模式還支持嵌套，例如
bool ShouldAllow(Url url)=>url switch
{
{Scheme:string{Length:4},Port=80}=>true,
{Scheme:"https",port=443}=>true
}
甚至支持使用when子句。例如：
{Scheme:"http",Port:80} when url.Host.Length<1000=>true,
這樣的寫法可以使我們部分邏輯代碼變得更加精簡，看起來更有逼格。
屬性還提供了元組模式，位置模式兩種模式，元組模式提供了切換多個值的簡單機制，而位置模式則定義了使用對象的位置屬性作為匹配模式的方式。
以下是官方文檔關於位置模式的示例。
public readonly struct Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
public void Deconstruct(out int x, out int y) => (x, y) = (X, Y);
}
static string Classify(Point point) => point switch
{
(0, 0) => "Origin",
(1, 0) => "positive X basis end",
(0, 1) => "positive Y basis end",
_ => "Just a point",
};
不過，官方文檔並沒有介紹元組模式的示例，而《C#8.0核心技術指南》中介紹了該模式的用法，大家可以從書中獲取相關知識。
Json處理
過去，我們傾向於使用Json.NET來處理C#中的Json序列化問題，而現在，我們則可以依托官方庫Sytem.Text.Json來完成。（雖然我們有時可能不願意用，但往后官方的許多方法會更多的依賴該庫來實現）。相比json.net，該官方庫的主要優點是更簡單、高效並且內存使用效率更高。
官方庫提供了如下幾種操作形式：
1、Utf8JsonReader：這是一種優化的前向Json讀取器，用於讀取Utf8編碼的Json文本。
2、Uft8JsonWriter：這是一種Json輸出器，可用於輸出Utf8編碼Json文本。
3、JsonDocument：該類型可以將Json數據解析為只讀的DOM，可以用類似於XMLDocument的方式操作延遲加載的JsonElement示例。同時，也可以用JsonDocument讀取對象，並使用Json寫入器對Json進行更新。
Span
和Memory
Span
Span
Span<T> 是在堆棧上分配的
引用結構 ，而不是在托管堆上分配的。
Span<T>表示任意內存的連續區域。以下為官方文檔提供的示例：
// Create a span over an array.
var array = new byte[100];
var arraySpan = new Span<byte>(array);
byte data = 0;
for (int ctr = 0; ctr < arraySpan.Length; ctr++)
arraySpan[ctr] = data++;
int arraySum = 0;
foreach (var value in array)
arraySum += value;
Console.WriteLine($"The sum is {arraySum}");
// Output: The sum is 4950
由於 Span<T> 是任意內存塊的抽象，因此 Span<T> 具有參數的類型和方法的方法將 Span<T> 在任何對象上操作， Span<T> 而不考慮它所封裝的內存類型。
Span<T> 包含方法的兩個重載 Slice ，該方法構成從指定索引處開始的當前范圍的切片。 這樣一來，就可以將中的數據 Span<T> 作為一組邏輯塊進行處理，數據處理管道的部分可以按需處理這些數據塊，並對性能的影響最小。 例如，由於新式服務器協議通常基於文本，因此字符串和子字符串的操作非常重要。
可以使用或刪除此分配和復制操作 Span<T> ReadOnlySpan ，如下面的示例所示：
using System;
class Program
{
static void Main()
{
string contentLength = "Content-Length: 132";
var length = GetContentLength(contentLength.ToCharArray());
Console.WriteLine($"Content length: {length}");
}
private static int GetContentLength(ReadOnlySpan<char> span)
{
var slice = span.Slice(16);
return int.Parse(slice);
}
}
// Output:
// Content length: 132
結語
由於時間關系，本文僅對部分內容進行了簡單整理，尚不足以對C#核心技術進行總結，而最適合深度了解C#核心技術的方式，除了通過官方學習網站來了解，可能就是獲得一本深度介紹C#核心技術的書籍，跟着作者的節奏來接觸相關知識體系，了解相關代碼，並手把手的練上一練。
而雖然市場上目前介紹C#相關技術書籍比較多，我比較推薦機械工業出版社華章IT出版的這本《C#8核心技術指南》。作者的介紹也提到，這本書將回答你在C#8.0或.NET CORE學習過程中遇到的各種問題，該書圍繞概念和用例進行組織，不但為中高級程序員提供了簡明的C#和.NET知識體系，還進行了一系列深度探索。確實如此，我也從中獲得了許多收獲，解決了許多技術問題。
雖然目前最新的C#已經刷新到10.0預覽版，但翻譯書的出版速度可能並沒有那么快，所以這本《C#8核心技術指南》算是市場上介紹C#8最成熟、最系統的的書籍，不管貴司用的是哪種框架，這本書都一定是非常合適的選擇。