C# 中 System.Range 结构体

翻译自 John Demetriou 2020年4月6日的文章《C# 8 Is Introducing Ranges》

我们之前讨论过的 C# 中的一个特性 System.Index 结构体¹，与另一特性 System.Range 结构体 是携手并进的。

在 C# 8.0 之前，没有访问集合中任意部分的范围或切片的语法。开发人员通常不得不执行一些自定义的切片操作，或者依靠诸如 array.Skip(5).Take(2); 的 LINQ 方法。

现在 C# 添加了一个新的小特性，它可以帮助人们从一个大的数组项目中获取一个小范围的项目。

让我们来考虑一下。假设我们有一个项目数组，我们仅需展示其中的一部分。通常情况下，我们只需要循环这部分，然后像下面这样输出它们。

var array = new string[]
    {
        "Item0",
        "Item1",
        "Item2",
        "Item3",
        "Item4",
        "Item5",
        "Item6",
        "Item7",
        "Item8",
        "Item9"
    };

for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
    Console.WriteLine(array[i]);
}

因此当我们仅需要几个特定的项，我们通过控制索引值来获取它们。

通过使用范围(Range)，我们可以用以下方式来替换：

var array = new string[]
    {
        "Item0",
        "Item1",
        "Item2",
        "Item3",
        "Item4",
        "Item5",
        "Item6",
        "Item7",
        "Item8",
        "Item9"
    };

foreach (var item in array[1..5])
{
    Console.WriteLine(item);
}

在这里，第一次使用的人会注意到一个奇怪的情况——它只会打印四项。为什么呢？这是因为范围(Range)包含开始，但不包含末尾。
如果想要与上面的 for 循环有相同的结果，我们的 foreach 循环应该是：

foreach (var item in array[1..6])
{
    Console.WriteLine(item);
}

Range 的一些示例

1、从索引 1（包含）到末尾（包含）

foreach (var item in array[1..])
{
    Console.WriteLine(item);
}

2、从开始（包含）到索引 3（不包含）

foreach (var item in array[..3])
{
    Console.WriteLine(item);
}

3、结合以上两种，您可以得到一个语法上正确的以下版本

foreach (var item in array[..])
{
    Console.WriteLine(item);
}

它的意思是获取整个范围。

译者注
它也等同于下面两种写法：

foreach (var item in array[0..^0])
{
    Console.WriteLine(item);
}

foreach (var item in array[0..array.Length])
{
    Console.WriteLine(item);
}

4、从索引 1（包含）到 从末尾开始的索引 1（不包含）

foreach (var item in array[1..^1])
{
    Console.WriteLine(item);
}

在这里，它结合了前面文章中介绍的 Index 的 Hat 运算符(^)。

一个快速的解释，Hat 运算符(^)，会给您一个特定的索引。如果您写 ^1，也就是在请求最后一项的索引。如上所述，考虑到最后一个索引号是排除的，在一个有 10 项的序列中，请求索引项直到 ^1，您也就是在请求索引项直到索引 9（索引从 0 开始），并且该项不包括在其中。我希望我讲清楚了。

将范围作为变量

我们前面所做的是，将范围(Range)作为类型传递。我们也可以将范围声明为一个变量：

Range range = 1..9;

然后，可以在 [ 和 ] 字符中使用该范围：

var subarray = array[range];

我们还可以将其作为方法的参数传递、将其存储为私有变量，或者用在任何业务逻辑所需的地方。

范围的类型支持

范围(Range)不能被用在 List 或者 IEnumerable<Τ>，但数组并不是唯一支持它的类型。

您还可以将索引(Index)和范围(Range) 与 String、Span<T>² 或 ReadOnlySpan<T>³一起使用。

与字符串一起使用的例子基本上就是代替 Substring 方法，如下所示：

string s = "01234567";
string r = s[1..3]; // r 将会是 "12"

对于每个担心 List（它可能是您通常用来替代数组的类型）不支持范围的人来说，List 从 .Net Framework 2.0 开始就已经有 GetRange 方法了。

以下为译者补充

索引和范围总结

索引(Index)和范围(Range)为访问序列中的单个元素或范围提供了简洁的语法。

对索引和范围的语言支持依赖于两个新类型和两个新运算符：

System.Index⁴ 类型表示一个序列索引。
Hat 运算符(^)，指定一个索引与序列末尾相关，用于构造 System.Index 对象。
System.Range⁵ 类型表示序列的子范围。
范围运算符(..)，用于指定范围的开始和末尾，就像操作数一样，用于构造 System.Range 对象。

考虑数组 sequence， 0 索引与 sequence[0] 相同。 ^0 索引与 sequence[sequence.Length] 相同。请注意，sequence[..^0] 不会引发异常，就像 sequence[..sequence.Length] 一样。对于任意数字 n，索引 ^n 与 sequence.Length - n 相同。如下面代码中的注释所示：

var array = new string[]
{
               // index from start    index from end
    "Item0",   // 0                   ^9
    "Item1",   // 1                   ^8
    "Item2",   // 2                   ^7
    "Item3",   // 3                   ^6
    "Item4",   // 4                   ^5
    "Item5",   // 5                   ^4
    "Item6",   // 6                   ^3
    "Item7",   // 7                   ^2
    "Item8",   // 8                   ^1
};             // 9 (or array.Length) ^0

一个范围指定了范围的“开始”和“末尾”。范围是左闭右开的，也就是说范围包含“开始”，不包含“末尾”。
范围 [0..sequence.Length]、[0..^0]和 [..] 都表示整个范围。

作者： John Demetriou
译者：技术译民
出品：技术译站
链接：英文原文

https://ittranslator.cn/dotnet/csharp/2020/09/28/c-8-introducing-index-struct-and-a-brand-new-usage-for-the-hat-operator.html System.Index 结构体和 Hat 运算符(^)的全新用法 ↩
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.span-1 Span<T> ↩
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.readonlyspan-1 ReadOnlySpan<T> ↩
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.index System.Index ↩
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.range System.Range ↩