在 10 分鐘或更短時間內 C# 10 和 .NET 6 中的常數插值

介紹

在這段影片中，Tim 解釋了如何在常數表達式中使用插值字串（使用熟悉的美元符號（$）語法），這在以前是不可能的。 這一小變化使常數字串的構建更加簡單、清晰和容易維護。

探索 .NET 6 中的常數

Tim 打開了一個 .NET 6 主控台應用程式並移除樣板程式碼，專注於常數定義。

他從最簡單的常數字串聲明開始：

const string companyName = "Acme";

const string companyName = "Acme";

這是一個簡單的字串文字，分配給一個 const 字串。 諸如這樣的常數是在編譯時被評估，這意味著它們的值是固定的，並嵌入到編譯後的程式中。

但 Tim 很快指向關鍵問題：如果我們想將常數字串合併在一起，或直接在其他字串中嵌入值該怎麼辦？

在 C# 9 及更早版本中，您不能這樣做：

const string productName = $"{companyName} Anvils"; // Not allowed before C# 10

const string productName = $"{companyName} Anvils"; // Not allowed before C# 10

由於常數表達式不支持字串插值，這行程式碼會在編譯時報錯。

C# 10 中的常數插值字串

正如 Tim 所示，在 C# 10 中，編譯器現在支持常數內插字串，只要所有內插表達式本身也是常數。

因此，以下範例現在能完美運作：

const string productName = $"{companyName} Anvils";

const string productName = $"{companyName} Anvils";

這是一個常數內插字串，這意味着編譯器在編譯時而非運行時評估內插字串。當程式運行時，沒有額外的字串串接或字串格式化發生——編譯器生成了一個單一的常數字串文字，例如 "Acme Anvils"。

Tim 解釋說，如果我們將 companyName 的值從 "Acme" 改為 "ABC"，編譯器會自動為 productName 生成 "ABC Anvils"。 這是編譯時字串構建，而非運行時插值。

這項改進使合併常數字串變得更容易，無需依賴 + 串接或手動重複值。

巢狀常數插值

Tim 更進一步，提出另一常數定義：

const string productDescription = $"{productName} are the best way to crush unsuspecting roadrunners.";

const string productDescription = $"{productName} are the best way to crush unsuspecting roadrunners.";

這是巢狀插值的範例，其中一個常數插值字串（productName）用在另一個中。

編譯器將所有這些視為常數表達式，並在編譯時生成單一不可變的字串表示。

當 Tim 運行程式時，輸出顯示：

Acme Anvils are the best way to crush unsuspecting roadrunners.

Acme Anvils are the best way to crush unsuspecting roadrunners.

這證實了常數插值在多個常數之間無縫運作。

為什麼常數很重要

此時，Tim 暫時解釋為什麼常數——現在包括常數內插字串——是有益的。

他指出常數在記憶體上非常高效，因為它們的值直接儲存在編譯的程式碼中，而不是作為記憶體中的單獨實例。

相比之下，以前開發者需要類似的東西時，通常使用 readonly 字段：

readonly string companyName = "Acme";

readonly string companyName = "Acme";

但 Tim 注意到 readonly 字段與 const 不同——它們是在運行時評估的，這會消耗更多記憶體並阻止編譯時優化。

有了常數內插字串，我們現在可以編寫富表達性且易於重用的格式化字串，同時仍然保持編譯時常數，不僅提高了清晰度，還提升了性能。

實際例子——在屬性中使用常數

接著，Tim 引入了一個現實的情景，該新功能在其中大放異彩——屬性。

他在 Main() 中定義了一個簡單的本地方法：

void SayHi() { }

void SayHi() { }

然後他嘗試用一個字串消息（引用一個變數）來應用 [Obsolete] 屬性：

string myCompany = "Tim's Company";
[Obsolete($"This is no longer used for {myCompany}")]

string myCompany = "Tim's Company";
[Obsolete($"This is no longer used for {myCompany}")]

這失敗了，因為屬性只能接受常數表達式作為參數。 編譯器生成錯誤，因為 myCompany 是一個變數，而不是常數。

Tim 解釋說，屬性的消息必須是編譯時常數——不能依賴運行時值或實例變數。

然而，感謝 C# 10 中的常數內插字串，我們現在可以安全地做到這一點：

const string productName = $"{companyName} Anvils";
[Obsolete($"This is no longer used for {productName}")]

const string productName = $"{companyName} Anvils";
[Obsolete($"This is no longer used for {productName}")]

在這裡，編譯器識別出 companyName 和 productName 都是常數，因此整個插值字串是常數表達式。

編譯器在編譯時生成格式化字串，使其在屬性中有效。

這個例子完美地突顯了為什麼常數插值不僅僅是語法糖——它啟用了新的情景，如直接在屬性或元資料中使用格式化編譯時字串。

背後的原理——編譯器如何處理它

Tim 在影片中沒有深入到低層次的編譯器內部，但這一概念與 C# 10 中插值字串處理的工作方式密切相關。

通常，當編譯器遇到插值字串時，它會建立類似格式字串操作的程式碼，在幕後生成像 AppendLiteral() 和 AppendFormatted() 這樣的調用。

但在處理常數內插字串時，編譯器在編譯時評估一切——生成的 IL 程式碼中不會產生插值字串處理器或方法調用。

這意味著，結果值的行為與任何字串文字完全相同，但您仍然可以使用其他常數中的嵌入表達式來組合它。

這在表達性和效率之間取得了優雅的平衡——編譯器靜態處理字串構建，確保零運行時成本。

何時使用常數插值字串

Tim 承認不是每個人每天都會使用此功能。 很少定義常數或編寫屬性的開發者可能不會馬上受益。

然而，對於那些建立許多編譯時定義、常數消息或屬性元資料的人來說，此功能簡化了程式碼並防止字串串接混亂。

它還更安全——因為常數是不可變的，並由編譯器檢查，您消除了由動態串接字串或管理不當的變數造成的錯誤。

這使您的程式碼更加強壯、可讀性更高且更容易維護。

結論

在 Tim 結束他的影片時，他邀請開發者思考他們是否會在專案中使用常數插值字串。 有些人可能會發現它們對於更乾淨的編譯時格式化字串至關重要，而其他人可能只將其視為一項小便利。

無論哪種方式，Tim 的展示清楚地顯示了如何實現並在何處有效應用此功能。

總結：

• 常數內插字串允許在常數中使用插值表達式。

• 它們在編譯時進行評估，產生效率高的字串文字。

• 它們用更簡潔的語法取代重複的字串串接。

• 它們在屬性、基於常數的配寘和元資料消息中特別有用。

通過將可讀性與編譯時的安全性相結合，C# 10 的常數插值是朝著更具表達性和效率的 C# 程式設計邁出的又一步——正如 Tim Corey 的例子清晰地展示的那樣。