C# 7.0 新特性2： 本地方法

本文參考Roslyn項目中的Issue:#259.

　　1. C# 7.0 新特性1： 基于Tuple的“多”傳回值方法

　　2. C# 7.0 新特性2： 本地方法

　　3. C# 7.0 新特性3： 模式比對

　　4. C# 7.0 新特性4： 傳回引用

簡而言之，【本地方法】就是在方法體内部定義一個方法。

其實咋眼一看，這個新特新并沒有什麼新意，因為目前大量C#的項目中，都可以使用delegate或基于delegate變形的各種方案（lambda, Fun<*>, Action, Action<*> ...）。

但是請仔細推敲一下，方法體内部delegate，是否真的那麼完美無缺……

目前的C#

我們看一下，通常方法内部設定子邏輯單元的做法。

1 public void Bar()
2 {
3     var arr= new int[] { 5,8 ,10, 20 };
4     Func<int, string> handler = i => $"目前值是：{i}。"; 
5     foreach (var i in arr)
6     {
7         Console.WriteLine(handler(i));
8     }
9 }      

看起來有什麼問題嗎？當然，很多。

　　1. 首先，handler是無法進行遞歸調用的，看下面的代碼。

1 public int Bar(int n)
2 {
3     if (n < 0) throw new ArgumentException();
4     Func<int, int> handler = n => {
5         if (n == 0) return 1;
6         return n * handler(n - 1);
7     };
8     return handler(n);
9 }      

　　這時handler(n-1) 的調用會報錯（Use of unassigned local variable 'handler'），原因是handler還未被指派。通常，這種問題我們會嘗試用一種非常難看的做法變通解決：

1 Func<int, int> handler = null;
2 handler = n =>{
3     if (n == 0) return 1;
4     return n * handler(n - 1);
5 };      

　　咳咳咳，不多說了，心裡一萬隻羊駝狂奔而過。

　　2. 其次，Lambda表達式的使用，非常有局限，它不允許在參數中添加行為修飾 out, ref, params, 以及可選參數，均不能在Lambda表達式的參數表中出現。參數無法使用泛型。

　　3. 配置設定了一個委托對象來指向函數，為了能夠在Lambda表達式中通路本地變量，會為其配置設定一個新的對象，間接的增加了GC的壓力。

說到這裡，可能有的童鞋會自然的想到更原始的解決方案，在外部聲明一個私有函數，就不會存在以上一系列的問題。

1 class Foo
 2 {
 3     public void Bar(int[] arr)
 4     {
 5         foreach(var i in arr)
 6         {
 7             Console.WriteLine(Handler(i));
 8         }
 9     }
10     
11     private string Handler(int i) =>  $"目前值是：{i}";
12 }      

這的确是一種簡單粗暴的解決方案，但是依然存在一些小問題，一個僅在Bar方法中有引用的方法，邏輯上也沒必要暴露給this的其他成員。這種做法其實是結構上的一種不合理。

本地方法（Local Function）

在C#7.0中，允許代碼直接在一個方法體（方法，構造，屬性的Getter和Setter）裡聲明并調用子方法。

廢話不說，上代碼：

1 public void Bar(int[] arr)
 2 {
 3     var length = arr.Length;
 4     string Length() {
 5         return $"length is {length}";
 6     }
 7     //或:
 8     //string Length() => $"length is {length}";
 9     Length();
10 }      

上面例子中的Length()，在編譯後會轉化成目前類的私有成員方法(IL: this.<Bar>g__Length(): string())，但由于在C#語言層面做出了限制，隻被允許在Bar方法中通路。

由于對this而言，是以類似匿名方法的形态存在，是以，在目前類中仍然可以定義同名且同樣聲明的成員方法，從所在的方法體中調用，會執行本地方法。

Okay，話說回來，由于它的本質是成員方法，是以它可以避免 [委托 / Lambda表達式] 的種種限制，可以異步，可用泛型，可用out, ref, param, 可以yield, 特性參數， 等等。。

來個例子：

1 class Foo
 2 {
 3     public IEnumerable<T> Bar<T>(params T[] items)
 4     {
 5         if (items == null) throw new ArgumentException(nameof(items));
 6 
 7         IEnumerable<T2> Enumerate<T2> ([CallerMemberName] T2[] array) //使用泛型及特性參數
 8         {
 9             //本地方法邏輯
10             foreach (var item in array)
11             {
12                 yield return item; //使用疊代器
13             }
14         }
15 
16         return Enumerate<T>(items); //調用本地方法
17         //return this.Enumerate<T>(items);  //調用成員方法
18     }
19 
20     IEnumerable<T2> Enumerate<T2>([CallerMemberName] T2[] array)
21     {
22         //成員方法邏輯
23     }
24 }      

總結

這個feature可以看出，C#在朝着函數式語言謹慎的調整。回想起很多人在首次接觸代碼的懵懂期，經常犯一種比較低級的錯誤，傻傻的嘗試在Main方法中寫函數聲明，現在看來，那才是人最直接的思維邏輯。

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目前(2016年6月)C#7.0還未正式釋出，大家如果想體驗部分特性，可以去下載下傳VS15預覽版，最終釋出的文法可能和本文中提及的有所不同，最新動态請大家關注Roslyn項目。