详解C# Tuple VS ValueTuple(元组类 VS 值元组)
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了详解C# Tuple VS ValueTuple(元组类 VS 值元组)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
原文:详解C# Tuple VS ValueTuple(元组类 VS 值元组)
C# 7.0已经出来一段时间了,大家都知道新特性里面有个对元组的优化:ValueTuple。这里利用详尽的例子详解Tuple VS ValueTuple(元组类VS值元组),10分钟让你更了解ValueTuple的好处和用法。
如果您对Tuple足够了解,可以直接跳过章节”回顾Tuple”,直达章节”ValueTuple详解”,查看值元组的炫丽用法。
回顾Tuple
Tuple是C# 4.0时出的新特性,.Net Framework 4.0以上版本可用。
元组是一种数据结构,具有特定数量和元素序列。比如设计一个三元组数据结构用于存储学生信息,一共包含三个元素,第一个是名字,第二个是年龄,第三个是身高。
元组的具体使用如下:
1. 如何创建元组
默认情况.Net Framework元组仅支持1到7个元组元素,如果有8个元素或者更多,需要使用Tuple的嵌套和Rest属性去实现。另外Tuple类提供创造元组对象的静态方法。
- 利用构造函数创建元组:
var testTuple6 = new Tuple<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple6.Item1, Item 6: testTuple6.Item6"); var testTuple10 = new Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new Tuple<int, int, int>(8, 9, 10)); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple10.Item1, Item 10: testTuple10.Rest.Item3");
- 利用Tuple静态方法构建元组,最多支持八个元素:
var testTuple6 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple6.Item1, Item 6: testTuple6.Item6"); var testTuple8 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple8.Item1, Item 8: testTuple8.Rest.Item1");
Note:这里构建出来的Tuple类型其实是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>,因此testTuple8.Rest取到的数据类型是Tuple<int>,因此要想获取准确值需要取Item1属性。
2. 表示一组数据
如下创建一个元组表示一个学生的三个信息:名字、年龄和身高,而不用单独额外创建一个类。
var studentInfo = Tuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
3. 从方法返回多个值
当一个函数需要返回多个值的时候,一般情况下可以使用out参数,这里可以用元组代替out实现返回多个值。
static Tuple<string, int, uint> GetStudentInfo(string name) return new Tuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
static void RunTest() var studentInfo = GetStudentInfo("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
4. 用于单参数方法的多值传递
当函数参数仅是一个Object类型时,可以使用元组实现传递多个参数值。
static void WriteStudentInfo(Object student) var studentInfo = student as Tuple<string, int, uint>; Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
static void RunTest() var t = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ParameterizedThreadStart(WriteStudentInfo)); t.Start(new Tuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175)); while (t.IsAlive) System.Threading.Thread.Sleep(50);
尽管元组有上述方便使用的方法,但是它也有明显的不足:
- 访问元素的时候只能通过ItemX去访问,使用前需要明确元素顺序,属性名字没有实际意义,不方便记忆;
- 最多有八个元素,要想更多只能通过最后一个元素进行嵌套扩展;
- Tuple是一个引用类型,不像其它的简单类型一样是值类型,它在堆上分配空间,在CPU密集操作时可能有太多的创建和分配工作。
因此在C# 7.0中引入了一个新的ValueTuple类型,详见下面章节。
ValueTuple详解
ValueTuple是C# 7.0的新特性之一,.Net Framework 4.7以上版本可用。
值元组也是一种数据结构,用于表示特定数量和元素序列,但是是和元组类不一样的,主要区别如下:
- 值元组是结构,是值类型,不是类,而元组(Tuple)是类,引用类型;
- 值元组元素是可变的,不是只读的,也就是说可以改变值元组中的元素值;
- 值元组的数据成员是字段不是属性。
值元组的具体使用如下:
1. 如何创建值元组
和元组类一样,.Net Framework值元组也只支持1到7个元组元素,如果有8个元素或者更多,需要使用值元组的嵌套和Rest属性去实现。另外ValueTuple类可以提供创造值元组对象的静态方法。
- 利用构造函数创建元组:
var testTuple6 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple6.Item1, Item 6: testTuple6.Item6"); var testTuple10 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int, int, ValueTuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new ValueTuple <int, int, int>(8, 9, 10)); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple10.Item1, Item 10: testTuple10.Rest.Item3");
- 利用Tuple静态方法构建元组,最多支持八个元素:
var testTuple6 = ValueTuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple6.Item1, Item 6: testTuple6.Item6"); var testTuple8 = ValueTuple.Create<int, int, int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8); Console.WriteLine($"Item 1: testTuple8.Item1, Item 8: testTuple8.Rest.Item1");
注意这里构建出来的Tuple类型其实是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>,因此testTuple8.Rest取到的数据类型是Tuple<int>,因此要想获取准确值需要取Item1属性。
优化区别:当构造出超过7个元素以上的值元组后,可以使用接下来的ItemX进行访问嵌套元组中的值,对于上面的例子,要访问第十个元素,既可以通过testTuple10.Rest.Item3访问,也可以通过testTuple10.Item10来访问。
var testTuple10 = new ValueTuple<int, int, int, int, int, int, int, ValueTuple<int, int, int>>(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, new ValueTuple<int, int, int>(8, 9, 10)); Console.WriteLine($"Item 10: testTuple10.Rest.Item3, Item 10: testTuple10.Item10");
2. 表示一组数据
如下创建一个值元组表示一个学生的三个信息:名字、年龄和身高,而不用单独额外创建一个类。
var studentInfo = ValueTuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
3. 从方法返回多个值
值元组也可以在函数定义中代替out参数返回多个值。
static ValueTuple<string, int, uint> GetStudentInfo(string name) return new ValueTuple <string, int, uint>("Bob", 28, 175);
static void RunTest() var studentInfo = GetStudentInfo("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
优化区别:返回值可以不明显指定ValueTuple,使用新语法(,,)代替,如(string, int, uint):
static (string, int, uint) GetStudentInfo1(string name) return ("Bob", 28, 175);
static void RunTest1() var studentInfo = GetStudentInfo1("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
调试查看studentInfo的类型就是ValueType三元组。
优化区别:返回值可以指定元素名字,方便理解记忆赋值和访问:
static (string name, int age, uint height) GetStudentInfo1(string name) return ("Bob", 28, 175);
static void RunTest1() var studentInfo = GetStudentInfo1("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.name], Age [studentInfo.age], Height [studentInfo.height]");
方便记忆赋值:
方便访问:
4. 用于单参数方法的多值传递
当函数参数仅是一个Object类型时,可以使用值元组实现传递多个值。
static void WriteStudentInfo(Object student) var studentInfo = (ValueTuple<string, int, uint>)student; Console.WriteLine($"Student Information: Name [studentInfo.Item1], Age [studentInfo.Item2], Height [studentInfo.Item3]");
static void RunTest() var t = new System.Threading.Thread(new System.Threading.ParameterizedThreadStart(WriteStudentInfo)); t.Start(new ValueTuple<string, int, uint>("Bob", 28, 175)); while (t.IsAlive) System.Threading.Thread.Sleep(50);
5. 解构ValueTuple
可以通过var (x, y)或者(var x, var y)来解析值元组元素构造局部变量,同时可以使用符号”_”来忽略不需要的元素。
static (string name, int age, uint height) GetStudentInfo1(string name) return ("Bob", 28, 175); static void RunTest1() var (name, age, height) = GetStudentInfo1("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [name], Age [age], Height [height]"); (var name1, var age1, var height1) = GetStudentInfo1("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Name [name1], Age [age1], Height [height1]"); var (_, age2, _) = GetStudentInfo1("Bob"); Console.WriteLine($"Student Information: Age [age2]");
由上所述,ValueTuple使C#变得更简单易用。较Tuple相比主要好处如下:
- ValueTuple支持函数返回值新语法”(,,)”,使代码更简单;
- 能够给元素命名,方便使用和记忆,这里需要注意虽然命名了,但是实际上value tuple没有定义这样名字的属性或者字段,真正的名字仍然是ItemX,所有的元素名字都只是设计和编译时用的,不是运行时用的(因此注意对该类型的序列化和反序列化操作);
- 可以使用解构方法更方便地使用部分或全部元组的元素;
- 值元组是值类型,使用起来比引用类型的元组效率高,并且值元组是有比较方法的,可以用于比较是否相等,详见:https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.valuetuple。
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