C#9.0新特性詳解系列之四：頂級程序語句（Top-Level Programs)

1 背景與動機

一般，若是隻想用C#在控制檯上打印一行「Hello World！」，這可不是Console.WriteLine("Hello World!");一條語句就能夠搞定的，還涉及到其餘必要基礎代碼（如定義類和入口函數Main），例以下面：

using System;
class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Hello World!");
    }
}

就打印一句「Hello World!」，就這麼多代碼。這個不只對於初學者來講麻煩，並且使得代碼凌亂，而且增長了縮進層級。爲了解決這些問題，就提出了頂級代碼語句這個新特性。

2 頂級語句

2.1 介紹

在C#9.0中，將Class的定義和主函數Main的聲明省略掉，只寫出你的核心業務代碼，就成了頂級語句。上面這段代碼，咱們能夠用頂級語句寫爲：

using System;

Console.WriteLine("Hello World!");

這樣，代碼簡潔清晰了不少，易於初學者理解。是否是有點寫Python的感受？固然，任何語句都是容許的。若是你想返回值，你能夠那樣作；你想用await，也能夠那樣作；若是你想訪問命令行參數，args也是可用的；你想使用本地函數，也是能夠的。

雖然可使用任何代碼，可是有一些規則要求必須遵照：

• 頂級語句必須放在using語句代碼後面

• 頂級語句必須用在任何類型或者命名空間聲明的前面

• 頂級語句只能寫在一個源代碼文件裏，像現在只能寫一個main方法同樣。

• 頂級語句中定義的本地函數和變量，在頂級代碼段外部的任何地方調用他們都會產生錯誤。

下面這段代碼就是一個比較好的示例：

using static System.Console;
using System.Threading.Tasks;

WriteLine("Hello,");
Print(args[0]);
await Task.Delay(1000);
return 0;

void Print(string arg)
{
    WriteLine(arg);
}

2.2 原理

咱們知道，C#做爲面向對象的編程語言，一切類型都是面向對象的，要有類型和成員定義。頂級語句表面看着好像違反了這一規則，實際上沒有。這是由於，頂級語句最終仍是在編譯的時候，被做爲全局命空間中Program類的Main方法體中一段代碼一塊兒自動生成。以下所示：

static class Program
{
    static async Task Main(string[] args)
    {
        // 頂級語句
    }
}

須要注意的是，這裏的類名Program和方法名Main只是用來舉例，其實在編譯器生成的不是這個名字。咱們能夠經過查看IL代碼確認這一點：

根據在頂級語句中是否有異步操做和返回值的狀況，生成的入口函數簽名也是不一樣的。具體以下面表格所示：

	存在返回值	不存在返回值
存在異步	async static Task<int> Main(string[] args)	async static Task Main(string[] args)
不存在異步	static int Main(string[] args)	static void Main(string[] args)

例如上面代碼，生成的入口函數<Main>$就以下代碼所示：

static class Program
{
    async static Task<int> Main(string[] args)
    {
        WriteLine("Hello");
        Print(args[0]);
        await Task.Delay(1000);
        return 0;

        void Print(string arg)
        {
            WriteLine(arg);
        }
    }
}

3 結束語

使用頂級語句能簡化咱們的編碼工做，使代碼看起來簡潔清晰，對初學者也很友好，本質上也未改變C#的語言的原有的語法結構，任何語句均可以使用，沒有產生額外的限制，從這些方面來講，是一個值得確定的變化。

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