前言

有一个东西叫做鸭子类型,所谓鸭子类型就是,只要一个东西表现得像鸭子那么就能推出这玩意就是鸭子。

C# 里面其实也暗藏了很多类似鸭子类型的东西,但是很多开发者并不知道,因此也就没法好好利用这些东西,那么今天我细数一下这些藏在编译器中的细节。

不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await

在 C# 中编写异步代码的时候,我们经常会选择将异步代码包含在一个 Task 或者 ValueTask 中,这样调用者就能用 await 的方式实现异步调用。

西卡西,并不是只有 Task 和 ValueTask 才能 await。Task 和 ValueTask 背后明明是由线程池参与调度的,可是为什么 C# 的
async/await 却被说成是 coroutine 呢?

因为你所 await 的东西不一定是 Task/ValueTask,在 C# 中只要你的类中包含 GetAwaiter() 方法和 bool
IsCompleted 属性,并且 GetAwaiter() 返回的东西包含一个 GetResult() 方法、一个 bool IsCompleted
属性和实现了INotifyCompletion,那么这个类的对象就是可以 await 的 。

因此在封装 I/O 操作的时候,我们可以自行实现一个 Awaiter,它基于底层的 epoll/IOCP 实现,这样当 await
的时候就不会创建出任何的线程,也不会出现任何的线程调度,而是直接让出控制权。而 OS 在完成 I/O 调用后通过CompletionPort
(Windows) 等通知用户态完成异步调用,此时恢复上下文继续执行剩余逻辑,这其实就是一个真正的stackless coroutine。
public class MyTask<T> { public MyAwaiter<T> GetAwaiter() { return new
MyAwaiter<T>(); } } public class MyAwaiter<T> : INotifyCompletion { public bool
IsCompleted { get; private set; } public T GetResult() { throw new
NotImplementedException(); } public void OnCompleted(Action continuation) {
throw new NotImplementedException(); } } public class Program { static async
Task Main(string[] args) { var obj = new MyTask<int>(); await obj; } }
事实上,.NET Core 中的 I/O 相关的异步 API 也的确是这么做的,I/O 操作过程中是不会有任何线程分配等待结果的,都是 coroutine
操作:I/O 操作开始后直接让出控制权,直到 I/O 操作完毕。而之所以有的时候你发现await 前后线程变了,那只是因为 Task 本身被调度了。

UWP 开发中所用的 IAsyncAction/IAsyncOperation<T> 则是来自底层的封装,和 Task 没有任何关系但是是可以 await
的,并且如果用 C++/WinRT 开发 UWP 的话,返回这些接口的方法也都是可以co_await 的。

不是只有 IEnumerable 和 IEnumerator 才能被 foreach

经常我们会写如下的代码:
foreach (var i in list) { // ...... }
然后一问为什么可以 foreach,大多都会回复因为这个 list 实现了 IEnumerable 或者 IEnumerator。

但是实际上,如果想要一个对象可被 foreach,只需要提供一个 GetEnumerator() 方法,并且 GetEnumerator()
返回的对象包含一个bool MoveNext() 方法加一个 Current 属性即可。
class MyEnumerator<T> { public T Current { get; private set; } public bool
MoveNext() { throw new NotImplementedException(); } } class MyEnumerable<T> {
public MyEnumerator<T> GetEnumerator() { throw new NotImplementedException(); }
} class Program { public static void Main() { var x = new MyEnumerable<int>();
foreach (var i in x) { // ...... } } }
不是只有 IAsyncEnumerable 和 IAsyncEnumerator 才能被 await foreach

同上,但是这一次要求变了,GetEnumerator() 和 MoveNext() 变为 GetAsyncEnumerator() 和
MoveNextAsync()。

其中 MoveNextAsync() 返回的东西应该是一个 Awaitable<bool>,至于这个 Awaitable 到底是什么,它可以是 Task/
ValueTask,也可以是其他的或者你自己实现的。
class MyAsyncEnumerator<T> { public T Current { get; private set; } public
MyTask<bool> MoveNextAsync() { throw new NotImplementedException(); } } class
MyAsyncEnumerable<T> { public MyAsyncEnumerator<T> GetAsyncEnumerator() { throw
new NotImplementedException(); } } class Program { public static async Task
Main() { var x = new MyAsyncEnumerable<int>(); await foreach (var i in x) { //
...... } } }
ref struct 要怎么实现 IDisposable

众所周知 ref struct 因为必须在栈上且不能被装箱,所以不能实现接口,但是如果你的 ref struct 中有一个 void Dispose()
那么就可以用using 语法实现对象的自动销毁。
ref struct MyDisposable { public void Dispose() => throw new
NotImplementedException(); } class Program { public static void Main() { using
var y = new MyDisposable(); // ...... } }
不是只有 Range 才能使用切片

C# 8 引入了 Ranges,允许切片操作,但是其实并不是必须提供一个接收 Range 类型参数的 indexer 才能使用该特性。

只要你的类可以被计数(拥有 Length 或 Count 属性),并且可以被切片(拥有一个 Slice(int, int) 方法),那么就可以用该特性。
class MyRange { public int Count { get; private set; } public object Slice(int
x, int y) => throw new NotImplementedException(); } class Program { public
static void Main() { var x = new MyRange(); var y = x[1..]; } }
不是只有 Index 才能使用索引

C# 8 引入了 Indexes 用于索引,例如使用 ^1 索引倒数第一个元素,但是其实并不是必须提供一个接收 Index 类型参数的 indexer
才能使用该特性。

只要你的类可以被计数(拥有 Length 或 Count 属性),并且可以被索引(拥有一个接收 int 参数的索引器),那么就可以用该特性。
class MyIndex { public int Count { get; private set; } public object this[int
index] { get => throw new NotImplementedException(); } } class Program { public
static void Main() { var x = new MyIndex(); var y = x[^1]; } }
给类型实现解构

如何给一个类型实现解构呢?其实只需要写一个名字为 Deconstruct() 的方法,并且参数都是 out 的即可。
class MyDeconstruct { private int A => 1; private int B => 2; public void
Deconstruct(out int a, out int b) { a = A; b = B; } } class Program { public
static void Main() { var x = new MyDeconstruct(); var (o, u) = x; } }