詳解C# Tuple VS ValueTuple（元組類 VS 值元組）

来源:http://www.cnblogs.com/lavender000/archive/2017/05/28/6916157.html
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C# 7.0已經出來一段時間了，大家都知道新特性裡面有個對元組的優化：ValueTuple。這裡利用詳盡的例子詳解Tuple VS ValueTuple（元組類VS值元組），10分鐘讓你更瞭解ValueTuple的好處和用法。 如果您對Tuple足夠瞭解，可以直接跳過章節”回顧Tuple”，直達章節 ...


C# 7.0已經出來一段時間了，大家都知道新特性裡面有個對元組的優化：ValueTuple。這裡利用詳盡的例子詳解Tuple VS ValueTuple（元組類VS值元組），10分鐘讓你更瞭解ValueTuple的好處和用法。

如果您對Tuple足夠瞭解，可以直接跳過章節”回顧Tuple”，直達章節”ValueTuple詳解”，查看值元組的炫麗用法。

 

回顧Tuple

Tuple是C# 4.0時出的新特性，.Net Framework 4.0以上版本可用。

元組是一種數據結構，具有特定數量和元素序列。比如設計一個三元組數據結構用於存儲學生信息，一共包含三個元素，第一個是名字，第二個是年齡，第三個是身高。

元組的具體使用如下：

1.    如何創建元組

預設情況.Net Framework元組僅支持1到7個元組元素，如果有8個元素或者更多，需要使用Tuple的嵌套和Rest屬性去實現。另外Tuple類提供創造元組對象的靜態方法。

  • 利用構造函數創建元組：
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($"Item 1: {testTuple10.Item1}, Item 10: {testTuple10.Rest.Item3}");
  • 利用Tuple靜態方法構建元組，最多支持八個元素：
var testTuple6 = Tuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"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：這裡構建出來的Tuple類型其實是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>，因此testTuple8.Rest取到的數據類型是Tuple<int>，因此要想獲取準確值需要取Item1屬性。

2.    表示一組數據

如下創建一個元組表示一個學生的三個信息：名字、年齡和身高，而不用單獨額外創建一個類。

var studentInfo = Tuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");

3.    從方法返回多個值

當一個函數需要返回多個值的時候，一般情況下可以使用out參數，這裡可以用元組代替out實現返回多個值。

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.    用於單參數方法的多值傳遞

當函數參數僅是一個Object類型時，可以使用元組實現傳遞多個參數值。

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);
    }
}

 

儘管元組有上述方便使用的方法，但是它也有明顯的不足：

  • 訪問元素的時候只能通過ItemX去訪問，使用前需要明確元素順序，屬性名字沒有實際意義，不方便記憶；
  • 最多有八個元素，要想更多只能通過最後一個元素進行嵌套擴展；
  • Tuple是一個引用類型，不像其它的簡單類型一樣是值類型，它在堆上分配空間，在CPU密集操作時可能有太多的創建和分配工作。

因此在C# 7.0中引入了一個新的ValueTuple類型，詳見下麵章節。

ValueTuple詳解

ValueTuple是C# 7.0的新特性之一，.Net Framework 4.7以上版本可用。

值元組也是一種數據結構，用於表示特定數量和元素序列，但是是和元組類不一樣的，主要區別如下：

  • 值元組是結構，是值類型，不是類，而元組（Tuple）是類，引用類型；
  • 值元組元素是可變的，不是只讀的，也就是說可以改變值元組中的元素值；
  • 值元組的數據成員是欄位不是屬性。

值元組的具體使用如下：

1.    如何創建值元組

和元組類一樣，.Net Framework值元組也只支持1到7個元組元素，如果有8個元素或者更多，需要使用值元組的嵌套和Rest屬性去實現。另外ValueTuple類可以提供創造值元組對象的靜態方法。

  • 利用構造函數創建元組：
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($"Item 1: {testTuple10.Item1}, Item 10: {testTuple10.Rest.Item3}");
  • 利用Tuple靜態方法構建元組，最多支持八個元素：
var testTuple6 = ValueTuple.Create<int, int, int, int, int, int>(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Console.WriteLine($"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}");

註意這裡構建出來的Tuple類型其實是Tuple<int, int, int, int, int, int, int, Tuple<int>>，因此testTuple8.Rest取到的數據類型是Tuple<int>，因此要想獲取準確值需要取Item1屬性。

優化區別：當構造出超過7個元素以上的值元組後，可以使用接下來的ItemX進行訪問嵌套元組中的值，對於上面的例子，要訪問第十個元素，既可以通過testTuple10.Rest.Item3訪問，也可以通過testTuple10.Item10來訪問。

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.    表示一組數據

如下創建一個值元組表示一個學生的三個信息：名字、年齡和身高，而不用單獨額外創建一個類。

var studentInfo = ValueTuple.Create<string, int, uint>("Bob", 28, 175);
Console.WriteLine($"Student Information: Name [{studentInfo.Item1}], Age [{studentInfo.Item2}], Height [{studentInfo.Item3}]");

3.    從方法返回多個值

值元組也可以在函數定義中代替out參數返回多個值。

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}]");
}

優化區別：返回值可以不明顯指定ValueTuple，使用新語法(,,)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}]");
}

調試查看studentInfo的類型就是ValueType三元組。

優化區別：返回值可以指定元素名字，方便理解記憶賦值和訪問：

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}]");
}

方便記憶賦值：

方便訪問：

4.    用於單參數方法的多值傳遞

當函數參數僅是一個Object類型時，可以使用值元組實現傳遞多個值。

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.    解構ValueTuple

可以通過var (x, y)或者(var x, var y)來解析值元組元素構造局部變數，同時可以使用符號”_”來忽略不需要的元素。

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#變得更簡單易用。較Tuple相比主要好處如下：

  • ValueTuple支持函數返回值新語法”(,,)”，使代碼更簡單；
  • 能夠給元素命名，方便使用和記憶，這裡需要註意雖然命名了，但是實際上value tuple沒有定義這樣名字的屬性或者欄位，真正的名字仍然是ItemX，所有的元素名字都只是設計和編譯時用的，不是運行時用的（因此註意對該類型的序列化和反序列化操作）；
  • 可以使用解構方法更方便地使用部分或全部元組的元素；
  • 值元組是值類型，使用起來比引用類型的元組效率高，並且值元組是有比較方法的，可以用於比較是否相等，詳見：https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.valuetuple。

 

[原創文章，轉載請註明出處，僅供學習研究之用，如有錯誤請留言，如覺得不錯請推薦，謝謝支持]

[原文：http://www.cnblogs.com/lavender000/p/6916157.html，來自永遠薰薰]


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