[译]C# 7系列，Part 1: Value Tuples 值元组

Mark Zhou写了很不错的一系列介绍C# 7的文章，虽然是2年多年前发布的，不过对于不熟悉C# 7特性的同学来说，仍然有很高的阅读价值。

原文：https://blogs.msdn.microsoft.com/mazhou/2017/05/26/c-7-series-part-1-value-tuples/

译文：

从今天开始，我将开始一个新的C# 7系列文章，介绍C# 7+的新语言特性。请注意，我说的不是C# 7.0，我说的是C# 7+，因为将会有一些小的版本(比如7.1、7.2)逐步引入新的特性(感谢Roslyn!)，比如async Main和default literals。

Tuples

类System.Tuple提供了一种类型来表示类似属性包的键值对。当你想用一种数据结构来保存一个带有属性(元素)的对象，但又不想创建一个单独的类型的时候，你可以使用它。下面的代码展示了如何用它作为一个方法的返回值，这个返回值包含了学生姓名和年龄。

public Tuple<string, int> GetStudentInfo(string id)
{     
    // Search by ID and find the student.
    return new Tuple<string, int>("Annie", 25);
}

可以看到，我返回了一个Tuple<string,int>的实例对象，它的第一个参数是name，第二个参数是age。之后，我们在代码中调用这个方法，像这样:

public void Test()
{     
    Tuple<string, int> info = GetStudentInfo("100-000-1000");
    Console.WriteLine($"Name: {info.Item1}, Age: {info.Item2}");
}

你可以通过引用Item1和Item2来访问name和age。

Tuple类有一些明显的问题:

• 您需要使用ItemX这样的形式来访问属性，这样的属性名可能对调用者来说没有什么含义，如果我们可以使用类似info.Name和info.Age这样的形式来访问会比info.Item1和info.Item2更好。
• 最多只能有8个属性。如果需要更多，最后一个类型参数必须是另一个元组。这使得语法非常难以理解。
• Tuple是一种引用类型，不像其他基本类型(它们是大多数值类型)，它分配在堆上，对于CPU密集型操作来说，它可能需要太多的对象创建/分配。

Value Tuples

C# 7.0引入了ValueTuple结构，它是Tuple对象的值类型表示。C#语言团队为这个值元组类型做了很多不错的事情，包括新的语法和许多特性(比如解构)。

下面是使用Value Tuples的重写版本，请注意，如果在你的项目中不能用ValueTuple类型，那你必须通过NuGet下载System.ValueTuple 4.3.0 NuGet包到你的项目。如果您使用的是.Net Framework 4.7或更高版本，或者.Net Standard Library 2.0或更高版本，你什么也不用做，ValueTuple已经包含在内了。

public (string, int) GetStudentInfo(string id)
{
    // Search by ID and find the student. 
    return ("Annie", 25);
}
 
public void Test()
{ 
    (string, int) info = GetStudentInfo("100-000-1000"); 
    Console.WriteLine($"Name: {info.Item1}, Age: {info.Item2}");
}

通过使用语法()，上面的代码得到了极大的简化。 
您甚至可以为ValueTuple中的每个元素指定一个名称，如下所示:

public (string name, int age) GetStudentInfo(string id)
{
    // Search by ID and find the student.
    return (name: "Annie", age: 25);
}
 
public void Test()
{
    (string name, int age) info = GetStudentInfo("100-000-1000"); 
    Console.WriteLine($"Name: {info.name}, Age: {info.age}");
}

帅！现在你的元组对象中的元素有了好的元数据，那么你就不需要来回检查确认返回/访问元素的顺序是正确的了。

当您使用值元组时，Visual Studio IDE会给您提示。

Value Tuple 解构

你可以从值元组对象中解构元素，并访问局部变量。

// 解构使用 var (x, y) 语法，
// 或者 (var x, var y) 语法。
var (name, age) = GetStudentInfo("100-000-1000");
// 现在你有两个局部变量：name and age.
Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}");

如果只关心某些元素而不是所有元素，可以使用_关键字忽略局部变量。

var (name, _) = GetStudentInfo("100-000-1000");
// 现在你只有一个局部变量：name，值age被忽略了。
Console.WriteLine($"Name: {name}");

从Value Tuples到Tuples

类型System.Tuple和System.ValueTuple提供了一些扩展方法来帮助它们之间相互转换。

var valueTuple = (id: 1, name: "Annie", age: 25, dob: DateTime.Parse("1/1/1993"));
var tuple = valueTuple.ToTuple();

结论

ValueTuple使C#语言更现代，更易于使用简化的语法。它解决了许多Tuple的问题：

• 值元组对象具有第一类语法支持，它简化了使用元组元素的代码。
• 您可以用一个名称与值元组的元素相关联，从而获得一定程度的设计阶段和编译器阶段的代码验证。
  请注意，与元组元素相关联的名字不是一个运行时的元数据，即在运行时的实例值元组中不存在这样一个名称的属性/字段，属性的名称仍Item1、Item2等等，所有的元素名称仅存在设计和编译阶段。
• 你现在可以通过使用解构和_关键字灵活地访问所有元组元素，或者其中的一部分。
• 值元组类型是值类型，没有继承或其他特性，这意味着值元组具有更好的性能。

由于值元组元素的名称不是运行时的，所以在使用一些类库(如Newtonsoft)进行序列化时，必须小心使用元组类型。除非你更新过支持新元数据(TupleElementNameAttribute等)的类库，否则你会遇到bug。

系列文章：

• [译]C# 7系列，Part 1: Value Tuples 值元组 （本文）
• [译]C# 7系列，Part 2: Async Main 异步Main方法
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• [译]C# 7系列，Part 8: in Parameters in参数
• [译]C# 7系列，Part 9: ref structs ref结构
• [译]C# 7系列，Part 10: Span<T> and universal memory management Span<T>和统一内存管理 （本文）