C# 中居然也有切片語(yǔ)法糖，太厲害了
一：背景
1. 講故事
昨天在 github 上準(zhǔn)備找找 C# 9 又有哪些新語(yǔ)法糖可以試用，不覺在一個(gè)文檔上看到一個(gè)很奇怪的寫法: foreach (var item in myArray[0..5]) 哈哈，熟悉又陌生，玩過(guò)python的朋友對(duì)這個(gè) [0..5] 太熟悉不過(guò)了，居然在 C# 中也遇到了，開心哈，看了下是 C# 8 的新語(yǔ)法，諷刺諷刺，8 都沒玩熟就搞 9 了，我的探索欲比較強(qiáng)，總想看看這玩意底層是由什么支撐的。
二：.. 語(yǔ)法糖的用法
從前面介紹的 myArray[0..5] 語(yǔ)義上也能看出，這是一個(gè)切分array的操作，那到底有幾種切分方式呢？下面一個(gè)一個(gè)來(lái)介紹，為了方便演示，我先定義一個(gè)數(shù)組，代碼如下：
var myarr = new string[] { "10", "20", "30", "40", "50", "60", "70", "80", "90", "100" };
1. 提取 arr 前3個(gè)元素
如果用 linq 的話，可以用 Take(3)，用切片操作的話就是 [0..3]， 代碼如下：
static void Main(string[] args)
{
var myarr = new string[] { "10", "20", "30", "40", "50", "60", "70", "80", "90", "100" };
//1. 獲取數(shù)組 前3個(gè)元素
var query1 = myarr[0..3];
var query2 = myarr.Take(3).ToList();
Console.WriteLine($"query1={string.Join(",", query1)}");
Console.WriteLine($"query2={string.Join(",", query2)}");
}
2. 提取 arr 最后三個(gè)元素
這個(gè)怎么提取呢？在 python 中直接用 -3 表示就可以了，在C# 中需要用 ^ 來(lái)表示從末尾開始，代碼如下：
static void Main(string[] args)
{
var myarr = new string[] { "10", "20", "30", "40", "50", "60", "70", "80", "90", "100" };
//1. 獲取數(shù)組 最后3個(gè)元素
var query1 = myarr[^3..];
var query2 = myarr.Skip(myarr.Length - 3).ToList();
Console.WriteLine($"query1={string.Join(",", query1)}");
Console.WriteLine($"query2={string.Join(",", query2)}");
}
3. 提取 array 中index = 4，5，6 的三個(gè)位置元素
用 linq 的話，就需要使用 Skip + Take 雙組合，如果用切片操作的話就太簡(jiǎn)單了。。。
static void Main(string[] args)
{
var myarr = new string[] { "10", "20", "30", "40", "50", "60", "70", "80", "90", "100" };
//1. 獲取數(shù)組 中 index=4,5,6 三個(gè)位置的元素
var query1 = myarr[4..7];
var query2 = myarr.Skip(4).Take(3).ToList();
Console.WriteLine($"query1={string.Join(",", query1)}");
Console.WriteLine($"query2={string.Join(",", query2)}");
}
從上面的切割區(qū)間 [4..7] 的輸出結(jié)果來(lái)看，這是一個(gè) 左閉右開 的區(qū)間，所以要特別注意一下。
4. 獲取 array 中倒數(shù)第三和第二個(gè)元素
從要求上來(lái)看就是獲取元素 80 和 90，如果你理解了前面的兩個(gè)用法，我相信這個(gè)你會(huì)很快的寫出來(lái)，代碼如下：
static void Main(string[] args)
{
var myarr = new string[] { "10", "20", "30", "40", "50", "60", "70", "80", "90", "100" };
//1. 獲取 array 中倒數(shù)第三和第二個(gè)元素
var query1 = myarr[^3..^1];
var query2 = myarr.Skip(myarr.Length - 3).Take(2).ToList();
Console.WriteLine($"query1={string.Join(",", query1)}");
Console.WriteLine($"query2={string.Join(",", query2)}");
}
三. 探究原理
通過(guò)前面 4 個(gè)例子，我想大家都知道怎么玩了，接下來(lái)就是看看到底內(nèi)部是用什么做支撐的，這里使用 DnSpy 去挖挖看。
1. 從 myarr[0..3] 看起
用 dnspy 反編譯代碼如下：
//編譯前
var query1 = myarr[0..3];
//編譯后：
string[] query = RuntimeHelpers.GetSubArray<string>(myarr, new Range(0, 3));
從編譯后的代碼可以看出，原來(lái)獲取切片的 array 是調(diào)用 RuntimeHelpers.GetSubArray 得到了，然后我簡(jiǎn)化一下這個(gè)方法，代碼如下：
public static T[] GetSubArray<[Nullable(2)] T>(T[] array, Range range)
{
ValueTuple<int, int> offsetAndLength = range.GetOffsetAndLength(array.Length);
int item = offsetAndLength.Item1;
int item2 = offsetAndLength.Item2;
T[] array3 = new T[item2];
Buffer.Memmove
(Unsafe.As<
byte, T>(array3.GetRawSzArrayData()), Unsafe.Add
(Unsafe.As<
byte, T>(array.GetRawSzArrayData()), item), (
ulong)item2);
return array3;
}
從上面代碼可以看到，最后的 子array 是由 Buffer.Memmove 完成的，但是給 子array 的切割位置是由 GetOffsetAndLength 方法實(shí)現(xiàn)，繼續(xù)追一下代碼：
public readonly struct Range : IEquatable
{
public Index Start {
get; }
public Index End {
get; }
public Range(Index start, Index end)
{
this.Start = start;
this.End = end;
}
public ValueTuple<int, int> GetOffsetAndLength(int length)
{
Index start =
this.Start;
int num;
if (start.IsFromEnd)
{
num = length - start.Value;
}
else
{
num = start.Value;
}
Index end =
this.End;
int num2;
if (end.IsFromEnd)
{
num2 = length - end.Value;
}
else
{
num2 = end.Value;
}
return
new ValueTuple<
int,
int>(num, num2 - num);
}
}
看完上面的代碼，你可能有兩點(diǎn)疑惑：
1) start.IsFromEnd 和 end.IsFromEnd 是什么意思。
其實(shí)看完上面代碼邏輯，你就明白了，IsFromEnd 表示起始點(diǎn)是從左開始還是從右邊開始，就這么簡(jiǎn)單。
2) 我并沒有看到 start.IsFromEnd 和 end.IsFromEnd 是怎么賦上值的。
在 Index 類的構(gòu)造函數(shù)中，取決于上一層怎么去 new Index 的時(shí)候塞入的 true 或者 false，如下代碼：
這個(gè)例子的流程大概是：new Range(1,3) -> operator Index(int value) -> FromStart(value) -> new Index(value) ，可以看到最后在 new 的時(shí)候并沒有對(duì)可選參數(shù)賦值。
2. 探究 myarr[^3..]
剛才的例子是沒有對(duì)可選參數(shù)賦值，那看看本例是不是 new Index 的時(shí)候賦值了?
//編譯前：
var query1 = myarr[^3..];
//編譯后：
string[] query = RuntimeHelpers.GetSubArray<string>(myarr, Range.StartAt(new Index(3, true)));
看到?jīng)]有，這一次 new Index 的時(shí)候，給了 IsFromEnd = true , 表示從末尾開始計(jì)算，大家再結(jié)合剛才的 GetOffsetAndLength 方法，我想這邏輯你應(yīng)該理順了吧。
四：總結(jié)
總的來(lái)說(shuō)這個(gè)切片操作太實(shí)用了，作用于 arr 可以大幅度減少對(duì) skip & take 的使用，作用于 string 也可以大幅減少 SubString 的使用，如："12345"[1..3] -> "12345".Substring(1, 2)，嘿嘿，厲害了吧！還是C# 大法??
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