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C#の新機能勉強会～ C#7、8の新機能を活用して速く安全なプログラムを書こう～2020/02/14小島富治雄

Visual Studio でプロジェクトを新規作成4<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk"><PropertyGroup><OutputType>Exe</OutputType><TargetFramework>netcoreapp3.1</TargetFramework><Nullable>enable</Nullable></PropertyGroup></Project>

https://github.com/Fujiwo/CSharp7_8NewFeaturesサンプルソースコードや資料5

サンプルソースコードや資料6https://github.com/Fujiwo/CSharp7_8NewFeatures

C# の歴史C# Ver. 主な新機能登場時期 .NET Visual Studio1.0, 1.1, 1.2 オブジェクト指向 2002年 .NET Framework1.0,1.1.NET, .NET20032.0 ジェネリック 2005年 .NET Framework 2.0 20053.0 関数型 2007年 .NET Framework 2.0,3.0, 3.52008, 20104.0 動的 2010年 .NET Framework 4 20105.0 非同期 2012年 .NET Framework 4.5 2012, 20136.0 Roslyn (コンパイラーをC#で実装しオープンソース化) 2015年 .NET Framework 4.6.NET Core 1.020157.0, 7.1,7.2, 7.3パターンマッチング、値型に関する改良 2017年 .NET Framework 4.6.2,4.7, 4.7.1, 4.7.2.NET Core 2.0, 2.1, 2.220178.0 値型、参照型に関する改良 2019年 .NET Core 3.0 2019 Ver.16.3

C# 7～810C# Ver. Visual Studio7.0 Visual Studio 20177.1 Visual Studio 2017 バージョン 15.37.2 Visual Studio 2017 バージョン 15.57.3 Visual Studio 2017 バージョン 15.78.0 Visual Studio 2019 16.3

C# 7～811ターゲットフレームバージョンC# 言語の既定のバージョン.NET Core 3.x C# 8.0.NET Core 2.x C# 7.3.NET Standard 2.1 C# 8.0.NET Standard 2.0 C# 7.3.NET Standard 1.x C# 7.3.NET Framework all C# 7.3

プロジェクトファイルでの C#のバージョン指定12<Project ……><PropertyGroup><OutputType>……</OutputType><TargetFramework>……</TargetFramework><LangVersion>8.0</LangVersion><Nullable>enable</Nullable></PropertyGroup></Project>LangVersion 説明preview 最新プレビューバージョンlatest 最新リリースバージョン(マイナーバージョンを含む)latestMajor 最新リリースのメジャーバージョン8.0 C# 8.0

参考: .NET Framework と .NET Core14

参考: 今の .NET (20１９年9月以降)15.NET Core が WPF と Windows Forms をサポート (Windows 版のみ).NET Framework 4.8.X• WPF• Windows Forms• ASP.NET.NET Core 3.X• WPF (Windows)• Windows Forms(Windows)• ASP.NETXamarin• iOS• Android• Windows• MacOS.NET Standard Library

参考: 近未来の .NET (2020年11月予定)16.NET Core が WPF と Windows Forms をサポート (Windows 版のみ).NET Framework 4.8.X• WPF• Windows Forms• ASP.NET.NET 5.0• WPF (Windows)• Windows Forms(Windows)• UWP (Windows)• ASP.NETXamarin• iOS• Android• Windows• MacOS.NET Standard Library保守フェーズに

C# 7～8の新機能の例17タプル値型 (struct)パターンマッチング参照型 (class)その他

C#に潜むstructの罠 – KAYAC engineers‘ blogC#に潜むstructの罠?20お急ぎの方のために結論を申しあげますと、そんなわけありません。なんで C# に値型があるかが分かっていない。

復習: structを使うときの注意点21• https://github.com/Fujiwo/CSharp7_8NewFeatures• サンプルコード

復習: スタック領域とヒープ領域22コード領域スタティック領域(静的変数)スタック領域(自動変数、メソッドコール)ヒープ領域(動的確保) データ領域

復習: スタック領域23int Add(int x, int y) // C++、x64、最適化なし{auto answer = x + y;return answer;64bits スタックポインターレジスター

復習: スタック領域とヒープ領域24スタック領域ヒープ領域struct FooStruct { /* ...省略... */ }class FooClass { /* ...省略... */ }static void Main() {FooStruct fooStruct1;var fooStruct2 = new FooStruct();var fooClass = new FooClass ();}

復習: スタック領域とヒープ領域25

C#の参照型 (class)26class FooClass{public int Id { get; set; } = 0;public int Value { get; set; } = 1;}

C#の値型 (struct)27struct FooStruct{public int Id { get; set; }public int Value { get; set; }}

値型 (struct) と参照型 (class) の例28これからは原則値型(struct) の方を使おう!自作の型も同様。「struct 使うな」はあり得ない。

値型 (struct) を使うコツ29readonly struct Point {public readonly double X;public readonly double Y;public Point(double x, double y)=> (X, Y) = (x, y);}コピーせず参照で高速にアクセスしつつも、元の値を変更される危険を回避

いつのまにかヒープ領域が使われてしまう例30Enumerable.Range(minimum, maximum).ForEach(value => sum += value);

値型 (struct) はなるべく immutable に使う32readonly struct Point{public readonly double X;public readonly double Y;public Point(double x, double y) => (X, Y) = (x, y);public double AbsoluteValue => Math.Sqrt(X * X + Y * Y);public readonly double DotProduct(Point another) => X * another.X + Y * another.Y;}

3. C# プログラムの高速化33

• 時間の掛かる処理 (I/O、ネットワーク、重い計算) は非同期・別スレッドで高速化34

ツール: パフォーマンスプロファイラー35

ツール: BenchmarkDotNet37using BenchmarkDotNet.Attributes;using System.Linq;class Program{static void Main()=> BenchmarkRunner.Run<SampleBenchMark>();}[ShortRunJob][HtmlExporter][CsvExporter]public class SampleBenchMark{const int count = 10000;int[] array = new int[0];[GlobalSetup]public void Setup()=> array = Enumerable.Range(0, count).ToArray();[Benchmark]public int 配列をforして合計を求める(){var sum = 0;for (var index = 0; index < array.Length; index++)sum += array[index];return sum;}[Benchmark]public int 配列をforeachして合計を求める(){var sum = 0;foreach (var element in array)sum += element;return sum;}}

ツール: BenchmarkDotNet38• https://github.com/Fujiwo/CSharp7_8NewFeatures• サンプルコード測定結果1 (xlsx ファイル)測定結果2 (xlsxファイル)

struct を interface で受けると…39interface IValuable { int GetValue(); }struct FooStruct : IValuable {public int Value { get; set; }public int GetValue() => Value;}public int interfaceを渡す非ジェネリック版() {var item = new FooStruct { Value = 0 };var sum = 0;for (var count = 0; count < Size; count++)sum +=interfaceを受け取る非ジェネリック版(item);return sum;}static int interfaceを受け取る非ジェネリック版(IValuable item) => item.GetValue();public int interfaceを渡すジェネリック版() {var item = new FooStruct { Value = 0 };var sum = 0;for (var count = 0; count < Size; count++)sum +=interfaceを受け取るジェネリック版(item);return sum;}static int interfaceを受け取るジェネリック版<T>(Titem) where T : IValuable => item.GetValue();

非ジェネリック版のコレクションを使うと…41struct FooStruct {public int Value { get; set; }}public int 非ジェネリック版Collection(){var list = new ArrayList();for (var count = 0; count < Size; count++)list.Add(new FooStruct { Value = 0 });var sum = 0;for (var index = 0; index < list.Count;index++)sum += ((FooStruct)list[index]).Value;return sum;}public int ジェネリック版Collection(){var list = new List<FooStruct>();for (var count = 0; count < Size; count++)list.Add(new FooStruct { Value = 0 });var sum = 0;for (var index = 0; index < list.Count;index++)sum += list[index].Value;return sum;}

static intvarfor varreturnstatic int ListをCountを変数にしてからforする(List<Foo> foos){var sum = 0;var count = foos.Count;for (var index = 0; index < count; index++)sum += foos[index].Value;return sum;}static int Listをforeachする(List<Foo> foos){var sum = 0;foreach (var foo in foos)sum += foo.Value;return sum;}for/foreach の速度43

for/foreach の速度45// Enumerator が値型 (struct) の配列public struct ClassEnumeratorArray<T>: IEnumerable<T>{readonly T[] array;public StructEnumeratorArray(T[] array)=> this.array = array;public Enumerator GetEnumerator()=> new Enumerator(array);public class Enumerator : IEnumerator<T>{readonly T[] array;int index;internal Enumerator(T[] array)=> (this.array, index) = (array, -1);public T Current => array[index];object? IEnumerator.Current => Current;public bool MoveNext()=> ((uint)++index) < (uint)array.Length;public void Dispose() {}public void Reset() => index = -1;}}サンプルコード

for/foreach の速度46// Enumerator が値型 (struct) の配列public struct StructEnumeratorArray<T>{readonly T[] array;public StructEnumeratorArray(T[] array)=> this.array = array;public Enumerator GetEnumerator()=> new Enumerator(array);public struct Enumerator : IEnumerator<T>{readonly T[] array;int index;internal Enumerator(T[] array)=> (this.array, index) = (array, -1);public T Current => array[index];object? IEnumerator.Current => Current;public bool MoveNext()=> ((uint)++index) < (uint)array.Length;public void Dispose() {}public void Reset() => index = -1;}}サンプルコード

ツール: LINQPad50https://www.linqpad.net

https://sharplab.ioツール: SharpLab51

53C# ７、８の新機能もう「structを使うな」などと言わせない

安全に54C# ７、８の新機能

C# ７、８の新機能55• https://github.com/Fujiwo/CSharp7_8NewFeatures• サンプルコード

タプル (ValueTuple)56static int Compare(int? x, int? y){switch ((x, y)) {case (int value1, int value2):return value1.CompareTo(value2);case ({} , null ):case (null , {} ):case (null , null ):return 0;}}

分解と Deconstruct57var answer = (dividend / divisor, dividend % divisor);var (quotient, remainder) = answer;var staff = new Person(id: 100, name: "志垣太郎");var (id, name) = staff;

Span59unsafe {int* array = stackalloc int[size];for (var index = 0; index < size; index++)array[index] = index;}Span<int> array = stackalloc int[size];for (var index = 0; index < array.Length; index++)array[index] = index;

ローカル関数60static int ToDecimal(this IEnumerable<int> @this){var number = 0;// ローカル関数 (number をキャプチャー)void Add(int digit) => number = number * 10 + digit;@this.ForEach(Add);return number;}ラムダ式と違って…

null 許容参照型61#nullable enablepublic class Foo { }#nullable restore<Nullable>enable</Nullable>s ??= "default string";

パターンマッチング62static bool IsNullOrSpace(string? text)=> text switch {null => true ,string { Length: 0 } => true ,string s when s.Trim().Length == 0=> true ,_ => false};

インターフェイスのデフォルト実装63// インターフェイスのデフォルト実装interface IEnumerable改<TElement> : IEnumerable<TElement>{IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();}

非同期ストリーム64static async IAsyncEnumerable<TResult>SelectAsync<TElement, TResult>(// 非同期ストリームthis IAsyncEnumerable<TElement> @this,Func<TElement, TResult> selector){// 非同期foreachawait foreach (var item in @this)// 非同期イテレーターyield return selector(item);}

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