C#9.0新特性詳解系列之四：頂級程式語句（Top-Level Programs)
阿新 • • 發佈：2020-12-07
## 1 背景與動機
通常，如果只想用C#在控制檯上列印一行“Hello World！”，這可不是Console.WriteLine("Hello World!");一條語句就可以搞定的，還涉及到其他必要基礎程式碼（如定義類和入口函式Main），例如下面：
```C#
using System;
class Program
{
static void Main()
{
Console.WriteLine("Hello World!");
}
}
```
就列印一句“Hello World!”，就這麼多程式碼。這個不僅對於初學者來說麻煩，而且使得程式碼凌亂，並且增加了縮排層級。為了解決這些問題，就提出了頂級程式碼語句這個新特性。
## 2 頂級語句
### 2.1 介紹
在C#9.0中，將Class的定義和主函式Main的宣告省略掉，只寫出你的核心業務程式碼，就成了頂級語句。上面這段程式碼，我們可以用頂級語句寫為：
```C#
using System;
Console.WriteLine("Hello World!");
```
這樣，程式碼簡潔清晰了很多，易於初學者理解。是不是有點寫Python的感覺？當然，任何語句都是允許的。如果你想返回值，你可以那樣做；你想用await，也可以那樣做；如果你想訪問命令列引數，args也是可用的；你想使用本地函式，也是可以的。
雖然可以使用任何程式碼，但是有一些規則要求必須遵守：
* 頂級語句必須放在using語句程式碼後面
* 頂級語句必須用在任何型別或者名稱空間宣告的前面
* 頂級語句只能寫在一個原始碼檔案裡，像如今只能寫一個main方法一樣。
* 頂級語句中定義的本地函式和變數，在頂級程式碼段外部的任何地方呼叫他們都會產生錯誤。
下面這段程式碼就是一個比較好的示例：
```C#
using static System.Console;
using System.Threading.Tasks;
WriteLine("Hello,");
Print(args[0]);
await Task.Delay(1000);
return 0;
void Print(string arg)
{
WriteLine(arg);
}
```
### 2.2 原理
我們知道，C#作為面向物件的程式語言，一切型別都是面向物件的，要有型別和成員定義。頂級語句表面看著好像違反了這一規則，實際上沒有。這是因為，頂級語句最終還是在編譯的時候，被作為全域性命空間中Program類的Main方法體中一段程式碼一起自動生成。如下所示：
```C#
static class Program
{
static async Task Main(string[] args)
{
// 頂級語句
}
}
```
需要注意的是，這裡的類名Program和方法名Main只是用來舉例，其實在編譯器生成的不是這個名字。我們可以通過檢視IL程式碼確認這一點：
根據在頂級語句中是否有非同步操作和返回值的情況，生成的入口函式簽名也是不同的。具體如下面表格所示：
||存在返回值|不存在返回值|
|---|---|---|
|存在非同步|async static Task\ Main(string[] args)|async static Task Main(string[] args)|
|不存在非同步|static int Main(string[] args)|static void Main(string[] args)|
例如上面程式碼，生成的入口函式\$就如下程式碼所示：
```C#
static class Program
{
async static Task Main(string[] args)
{
WriteLine("Hello");
Print(args[0]);
await Task.Delay(1000);
return 0;
void Print(string arg)
{
WriteLine(arg);
}
}
}
```
## 3 結束語
使用頂級語句能簡化我們的編碼工作，使程式碼看起來簡潔清晰，對初學者也很友好，本質上也未改變C#的語言的原有的語法結構，任何語句都可以使用，沒有產生額外的限制，從這些方面來說，是一個值得肯定的變化。
[1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwNjcyNTU2Ng==&mid=2247483802&idx=1&sn=e1d3b933223df6de0f9f3d7e1200a93f&chksm=9b084b4bac7fc25da689cf11baf6e073316c49be817289d82aeb3566b6f724b3e2cbf5a44dd0&cur_album_id=1612459507345899521&scene=189#rd
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