C# 9.0 核心新特性详解：Init-only Setters、Records 与顶级语句

Init-only Setters (初始化设置器)

在 C# 9.0 之前，若要实例化具有只读属性的对象，通常必须在构造函数中通过参数赋值。虽然这样可以保证不可变性，但在使用对象初始值设定项（Object Initializers）时往往不够灵活。
C# 9.0 引入了 init 关键字，允许在对象创建期间对只读属性进行初始化赋值，且在赋值完成后即变为只读。

第1步：定义使用 Init 的属性类

目的： 创建一个包含不可变字段和可变字段的类，演示 init 的行为约束。
操作： 使用 get; init; 语法定义属性。
对比参考代码：

class Customers
{
    public int CustomerId { get; }
    public string CustomerName { get; set; }

    public Customers(int customerId)
    {
        CustomerId = customerId;
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        var customers = new Customers(1045)
        {
            CustomerName = "Tyson"
        };

        // customerid 不能设置，因为该属性是只读
        customers.CustomerId = 1099; 
    }
}

第2步：应用 Init-only Setters 优化代码

动作： 将 CustomerId 修改为支持初始化的属性。
结果： 可以在对象初始值设定项中直接赋值，且后续无法修改。
示例代码：

class Customers
{
    public int CustomerId { get; init; }
    public string CustomerName { get; set; }

    static void Main(string[] args)
    {
        var customers = new Customers()
        {
            CustomerId = 1045,
            CustomerName = "Tyson"
        };

        // CS8852: 只能在对象初始值设定项中或在实例构造函数或...分配
        customers.CustomerId = 1099;
    }
}

Records (记录类型)

Records 是一种专为表示数据的引用类型设计的特性。它默认提供基于值的相等比较、自动生成 ToString() 方法，并支持通过 with 表达式轻松创建对象副本（Copy-on-Write），极大减少了样板代码。

第1步：传统方式处理对象状态变更

背景： 在没有 Record 时，需要手动拷贝所有属性以生成“修改后”的新对象。
示例代码：

class SalesOrder
{
    public int OrderId { get; init; }
    public string ProductName { get; init; }
    public int Quantity { get; init; }

    static void Main(string[] args)
    {
        SalesOrder order = new SalesOrder { OrderId = 1, ProductName = "Mobile", Quantity = 2 };

        // 修改ProductName，需手动构造新对象
        SalesOrder newOrder = new SalesOrder { OrderId = order.OrderId, ProductName = "Laptop", Quantity = order.Quantity };
    }
}

第2步：使用 Record 简化克隆逻辑

入口： 使用 record 关键字声明类型。
动作： 利用 with 表达式创建继承原值并修改指定属性的新记录。
优势： 代码更直观，无需关心内部属性的逐个赋值。

public record SalesOrder
{
    public int OrderId { get; init; }
    public string ProductName { get; init; }
    public int Quantity { get; init; }

    static void Main(string[] args)
    {
        SalesOrder order = new SalesOrder { OrderId = 1, ProductName = "Mobile", Quantity = 2 };

        // 使用 with 表达式创建副本并修改属性
        SalesOrder newOrder = order with { ProductName = "Laptop" };
    }
}

Top-level Statements (顶级语句)

为了降低入门门槛并简化控制台脚本类应用的编写，C# 9.0 允许直接在文件顶层编写执行代码，编译器会自动将其包装到隐藏的 Program.Main 方法中。这被称为脚本模式。

第1步：理解传统结构

场景： 打印一行欢迎语通常需要命名空间、类定义和 Main 方法签名。
参考代码：

using System;

namespace CSharp9
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Welcome!");
        }
    }
}

第2步：启用顶级语句

动作： 直接书写 Console.WriteLine。
可观察状态： 代码依然能正常编译运行，隐藏了繁重的脚手架代码。
简化代码：

using System;

Console.WriteLine("Welcome !");

如果项目严格限制不使用顶级语句，也可显式调用：

System.Console.WriteLine("Welcome !");

Pattern Matching (模式匹配) 增强

C# 9.0 扩展了模式匹配能力，新增了关系模式（Relational Patterns）和逻辑模式（Logical Patterns），使得在 switch 表达式中进行复杂条件判断更加自然。

• 关系模式： 支持使用 <, <=, >, >= 等运算符进行大小比较。

• 逻辑模式： 支持使用 and, or, not 组合多个条件。

第1步：构建使用新模式匹配的类

入口： 在方法中使用 switch 表达式。
动作： 结合数值范围判断（如 < 1000）和逻辑分组（如 500 or 600）返回不同结果。
完整示例：

public class SalesOrder
{
    public int OrderId { get; set; }
    public string ProductName { get; set; }
    public int Quantity { get; set; }
    public int TotalCost { get; set; }

    public double GetTotalCost() => TotalCost switch
    {
        500 or 600  => 10,
        < 1000 => 10 * 1.5,
        <= 10000 => 10 * 3,
        _ => 10 * 5
    };
}

class CSharpFeatures
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SalesOrder newOrderforCustomer1 = new SalesOrder() { OrderId = 1, ProductName = "Camera", Quantity = 1, TotalCost = 5000 };
        newOrderforCustomer1.GetTotalCost();
        SalesOrder newOrderforCustomer2 = new SalesOrder() { OrderId = 2, ProductName = "Pen", Quantity = 1, TotalCost = 500 };
        newOrderforCustomer2.GetTotalCost();
    }
}

总结

C# 9.0 通过上述四个核心特性，显著提升了开发人员处理数据的便利性。Init-only setters 让不可变对象的初始化更安全简洁；Records 极大地减少了数据模型的样板代码；Top-level statements 让小型脚本不再繁琐；而增强的模式匹配则让条件分支逻辑更加清晰易读。

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