“模式化使用”和“使用声明”

项目
02/01/2025

注意

本文是特性规范。此规范是功能的设计文档。它包括建议的规范变更，以及功能设计和开发过程中所需的信息。这些文章将持续发布，直至建议的规范变更最终确定并纳入当前的 ECMA 规范。

功能规范与已完成的实现之间可能存在一些差异。这些差异记录在相关的语言设计会议 (LDM) 说明中。

可以在有关规范的文章中了解更多有关将功能规范子块纳入 C# 语言标准的过程。

支持者问题：https://github.com/dotnet/csharplang/issues/114

总结

该语言将围绕 using 语句添加两项新功能，以便简化资源管理：除了 IDisposable 之外，using 还应识别一次性模式，并为语言添加 using 声明。

动机

using 语句是当今资源管理的有效工具，但需要相当多的工作。在语法上，管理许多资源的方法可能会因一系列 using 语句而变得复杂。大多数编码样式指南明确为这种情况的大括号使用提供了例外，因为这种语法负担实在不小。

通过 using 声明，C# 可以简化许多繁琐的过程，使其能够与其他包含资源管理块的语言达到相同的水平。此外，基于模式的 using 可让开发人员扩展可参与的类型集。在许多情况下，无需创建仅允许在 using 语句中使用的值的包装器类型。

通过这些功能，开发人员可以简化和扩展 using 的方案。

详细设计

使用声明语法

改语言允许在局部变量声明中添加 using。这样的声明与在 using 语句的同一位置声明变量的效果相同。

if (...) 
{ 
   using FileStream f = new FileStream(@"C:\source\using.md");
   // statements
}

// Equivalent to 
if (...) 
{ 
   using (FileStream f = new FileStream(@"C:\source\using.md")) 
   {
    // statements
   }
}

using 的局部变量的生命周期将延续到其声明所在作用域的末尾。 using 局部变量将按声明的相反顺序释放。

{ 
    using var f1 = new FileStream("...");
    using var f2 = new FileStream("...");
    using var f3 = new FileStream("...");
    ...
    // Dispose f3
    // Dispose f2 
    // Dispose f1
}

对于 goto 或任何其他控制流构造，在有 using 声明的情况下没有任何限制。相反，代码的作用与等效的 using 语句完全相同。

{
    using var f1 = new FileStream("...");
  target:
    using var f2 = new FileStream("...");
    if (someCondition) 
    {
        // Causes f2 to be disposed but has no effect on f1
        goto target;
    }
}

在 using 的本地声明中定义的变量将自动是只读的。这与 using 语句中声明的局部变量的行为一致。

using 声明的语言语法如下：

local-using-declaration:
  'using' type using-declarators

using-declarators:
  using-declarator
  using-declarators , using-declarator
  
using-declarator:
  identifier = expression

有关 using 声明的限制：

可能不会直接出现在 case 标签内，但必须出现在 case 标签内的块中。
不得作为 out 变量声明的一部分出现。
每个声明符必须具有初始值。
本地类型必须隐式转换为 IDisposable 或满足 using 模式。

基于模式的使用

该语言将为 ref struct 类型添加可释放模式的概念，即一种具有可访问 ref struct 实例方法的 Dispose。适合可释放模式的类型可以参与 using 语句或声明，而无需实现 IDisposable。

ref struct Resource
{ 
    public void Dispose() { ... }
}

using (var r = new Resource())
{
    // statements
}

这将允许开发人员针对 using 类型利用 ref struct。在 C# 8 中，这些类型不能实现接口，因此不能参与 using 语句。

传统 using 语句所施加的相同限制在这里同样适用：在 using 中声明的局部变量是只读的，null 值不会导致抛出异常，等等。代码生成唯一的不同在于，在调用 Dispose 之前不会进行到 IDisposable 的类型转换：

{
	  Resource r = new Resource();
	  try {
		    // statements
	  }
	  finally {
		    if (r != null) r.Dispose();
	  }
}

为了符合一次性模式，Dispose 方法必须是一个可访问的实例成员，不含参数，并具有 void 返回类型。它不能是扩展方法。

注意事项

在 C# 8 中，这两方面的考虑都没有实现

不带块的案例标签

using declaration 直接位于 case 标签内是非法的，因为它的实际生命周期存在复杂的问题。一种潜在的解决方案是简单地赋予它与同一位置的 out var 相同的生存期。它被认为是功能实现的额外复杂性和工作便利（只是向 case 标签添加一个块）并没有证明采取这条路线是正当的。

未来扩展

固定的局部变量

fixed 语句具有 using 语句的所有属性，这些属性是促成具有 using 局部变量能力的原因。应考虑将此功能扩展到 fixed 本地对象。生存期和排序规则应同样适用于此处的 using 和 fixed。

通过