歷史回顧 - C# 10 新功能盤點

2025-09-04 11:02 PM

參考資料：微軟官方文件 C# 10

C# 10 發佈於 2021 年 11 月，跟 .NET 6 一起推出。新功能如下：

record struct
C# 9 加入的 record 類別底層為 class，C# 10 再加入以 struct 實作的 record struct，record 特性相同但具備 struct Value Type 特性。

public record struct Point(int X, int Y);

// 可指定唯讀
public readonly record struct Size(int Width, int Height);

// 一般使用
var p1 = new Point(3, 4);
var p2 = new Point(3, 4);
Console.WriteLine(p1 == p2); // True

struct 改進
C# 10 對 struct 做了諸多改良，包括無參數建構/初始化情境、with 表達式... 等。
Interpolated string handlers
程式可客製插值字串處理常式(Interpolated String Handler)讓框架/自訂類型攔截 $"......" 決定處理方式，省下不必要的拼接提升效能，最經典應用是 Logging 時依據 LogLevel 決定要不要省略非必要處理，例如：實作方式說明
```
// 假設有支援 interpolated string handler 的 Logger.Log
// 若 Debug 未啟用，expensiveComputation() 不會執行
Logger.Log(LogLevel.Debug, $"User {userId} did {expensiveComputation()}");
```

global using 指示詞
在 GlobalUsings.cs 可宣告全專案通用的 using，減少在每個檔案重複宣告。

global using System;
global using System.Collections.Generic;
global using System.Linq;

或在 .csproj:

<ItemGroup>
  <Using Include="System" />
  <Using Include="System.Collections.Generic" />
</ItemGroup>

File-Scoped Namespace
檔案開頭宣告命名空間，可省下巢狀大括號及一個層級縮排，並提高可讀性：
```
namespace MyApp.Models;

public class User
{
    public string Name { get; set; } = "";
}
```

Extended Property Patterns
屬性模式可延伸到更深層級的巢狀屬性，讓 pattern matching 更精簡。C# 10 前後對照範例：

// C# 10 前：需要多層嵌套
if (person is { Address: { City: { Name: "Taipei" } } }) { ... }

// C# 10：延伸屬性模式更精簡
if (person is { Address.City.Name: "Taipei" }) { ... }

Lambda 的自然型別 (Natural Type)
編譯器可由上下文自動推斷 Lambda 的委派型別，讓宣告更短更有彈性。
```
var adder = (int x, int y) => x + y; // 編譯器推斷為 Func<int,int,int>
int sum = adder(2, 3);
```

Lambda 可明確宣告傳回型別
當無法自動推斷時，允許在 Lambda 標註回傳型別。

var choose = (bool b) => b ? 1 : "two"; // ERROR: 無法推斷返回型別
var choose = object (bool b) => b ? 1 : "two"; // 宣告返回型別為 object，推斷為 Func<bool, object>
var chooser = bool cond => cond ? (int)1 : (int)0; // 類似地明確回傳型別

Lambda 可套用 Attribute
Lambda 本身或其參數可套用 Attribute，例如 DebuggerStepThrough、特定分析或調用約束條件等場景，讓 Lambda 與一般方法更一致，利於診斷與工具鏈整合。
```
var f = [SomeAttribute] (int x) => x * x;
// 或針對參數
var g = ([NotNull] string s) => s.Length;
```
常值插值字串 (Const Interpolated Strings)
C# 10 允許 const 字串使用插值，只要插值項本身也都是常值。
```
const string Name = "Alan";
const string Title = $"{Name} - Employee"; // 合法，因為 Name 是常值
```

record 型別覆寫 ToString 可加上 sealed
在 C# 10，覆寫 record 的 ToString 時，允許使用 sealed 修飾，防止衍生型別覆寫該方法。

public record Person(string Name)
{
    public sealed override string ToString() => $"Person: {Name}";
}
// 若嘗試再覆寫 ToString，將產生編譯錯誤 (因為父類已 sealed)
public record Employee(string Name, string Title) : Person(Name)

更精準的 definite assignment 與 null 狀態分析警告
編譯器在變數的賦值保證以及可空值分析上更嚴謹，減少誤報或漏報，提升 Null 相關問題的偵測品質。在複雜流程或模式比對情境下，分析更貼近實際執行路徑，能更早發現可能的未賦值或 null 使用風險。

同時允許在解構中進行宣告與指定
解構 (Deconstruction) 現在可同時包含宣告與指派，增強撰寫靈活性與可讀性。

int a;
(a, var b) = (1, "x");   // 指派 a，同時宣告 b 並解構
(int c, _) = (a + 1, b);     // 部分忽略，並從已有變數計算

方法可使用 AsyncMethodBuilder 屬性
允許在方法層級套用 AsyncMethodBuilder 屬性，控制非同步方法使用的 builder 型別，有助於微調效能或行為。

using System.Runtime.CompilerServices;

public class CustomTaskMethodBuilder { /* ... 自訂 builder ... */ }

public class Demo
{
    [AsyncMethodBuilder(typeof(CustomTaskMethodBuilder))]
    public async Task<int> WorkAsync() => 42;
}

CallerArgumentExpression 屬性
新增 CallerArgumentExpression，可在被呼叫的方法中取得呼叫端所傳入參數「原始表達式」的字串，利於驗證與診斷訊息。例如簡化參數驗證與錯誤訊息：

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

static void VerifyNotNull<T>(
    T value,
    [CallerArgumentExpression("value")] string expr = null)
{
    if (value is null)
        throw new ArgumentNullException(expr);
}

string name = null;
VerifyNotNull(name);  // 例外訊息的參數名會是 "name"

#line 指示詞格式
強化 #line 指示詞語法，可加上 (起始行, 起始字元)-(結束行, 結束字元) 與可選的字元位移，以改善像 Razor 這類產生器/DSL 的對映與偵錯體驗。
有以下語法可利用:
- 4 個數字: (startLine, startChar)-(endLine, endChar)
- 5 個數字: (startLine, startChar)-(endLine, endChar) offset
- 若未提供 offset，預設為 0，代表 UTF-16 字元位移。
```
#line (10,5)-(12,20) "Generated.cs"
// 編譯器將後續碼位移/對映到指定來源區段
Console.WriteLine("Mapped region");
#line default
```

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