成员访问运算符和表达式 - 点、索引器和调用运算符。

项目
07/31/2024

使用多个运算符和表达式来访问类型成员。这些运算符包括成员访问 (.)、数组元素或索引器访问 ([])、从末尾开始索引 (^)、范围 (..)、null 条件运算符（?. 和 ?[]），以及方法调用 (())。其中包括 Null 条件成员访问 (?.) 和索引器访问 (?[]) 运算符。

.（成员访问）：用于访问命名空间或类型的成员
[]（数组元素或索引器访问）：用于访问数组元素或类型索引器
?. 和 ?[]（null 条件运算符）：仅当操作数为非 null 时才用于执行成员或元素访问运算
()（调用）：用于调用被访问的方法或调用委托
^（从末尾开始索引）：指示元素位置来自序列的末尾
..（范围）：指定可用于获取一系列序列元素的索引范围

成员访问表达式 `.`

可以使用 . 标记来访问命名空间或类型的成员，如以下示例所示：

使用 . 访问命名空间内的嵌套命名空间，如以下 . 的示例所示：

using System.Collections.Generic;

使用 . 构成限定名称以访问命名空间中的类型，如下面的代码所示：

System.Collections.Generic.IEnumerable<int> numbers = [1, 2, 3];

使用 using 指令来使用可选的限定名称。

使用 . 访问类型成员（静态和非静态），如下面的代码所示：

List<double> constants =
[
    Math.PI,
    Math.E
];
Console.WriteLine($"{constants.Count} values to show:");
Console.WriteLine(string.Join(", ", constants));
// Output:
// 2 values to show:
// 3.14159265358979, 2.71828182845905

还可以使用 . 访问.。

索引器运算符 []

方括号 [] 通常用于数组、索引器或指针元素访问。从 C# 12 开始，[] 会将集合表达式括起来。

数组访问

下面的示例演示如何访问数组元素：

int[] fib = new int[10];
fib[0] = fib[1] = 1;
for (int i = 2; i < fib.Length; i++)
{
    fib[i] = fib[i - 1] + fib[i - 2];
}
Console.WriteLine(fib[fib.Length - 1]);  // output: 55

double[,] matrix = new double[2,2];
matrix[0,0] = 1.0;
matrix[0,1] = 2.0;
matrix[1,0] = matrix[1,1] = 3.0;
var determinant = matrix[0,0] * matrix[1,1] - matrix[1,0] * matrix[0,1];
Console.WriteLine(determinant);  // output: -3

如果数组索引超出数组相应维度的边界，将引发 IndexOutOfRangeException。

如上述示例所示，在声明数组类型或实例化数组实例时，还会使用方括号。

有关数组的详细信息，请参阅数组。

索引器访问

下面的示例使用 .NET Dictionary<TKey,TValue> 类型来演示索引器访问：

var dict = new Dictionary<string, double>();
dict["one"] = 1;
dict["pi"] = Math.PI;
Console.WriteLine(dict["one"] + dict["pi"]);  // output: 4.14159265358979

使用索引器，可通过类似于编制数组索引的方式对用户定义类型的实例编制索引。与必须是整数的数组索引不同，可以将索引器参数声明为任何类型。

有关索引器的详细信息，请参阅索引器。

[] 的其他用法

要了解指针元素访问，请参阅与指针相关的运算符一文的指针元素访问运算符 [] 部分。有关集合表达式的信息，请参阅集合表达式一文。

方括号还用于指定属性：

[System.Diagnostics.Conditional("DEBUG")]
void TraceMethod() {}

Null 条件运算符 `?.` 和 `?[]`

仅当操作数的计算结果为非 NULL 时，NULL 条件运算符才对其操作数应用成员访问 (?.) 或元素访问 (?[]) 操作；否则，它会返回 null。换句话说：

如果 a 的计算结果为 null，则 a?.x 或 a?[x] 的结果为 null。
如果 a 的计算结果为非 null，则 a?.x 或 a?[x] 的结果将分别与 a.x 或 a[x] 的结果相同。

注意

如果 a.x 或 a[x] 引发异常，则 a?.x 或 a?[x] 将对非 null a 引发相同的异常。例如，如果 a 为非 null 数组实例且 x 在 a的边界之外，则 a?[x] 将引发 IndexOutOfRangeException。

NULL 条件运算符采用最小化求值策略。也就是说，如果条件成员或元素访问运算链中的一个运算返回 null，则链的其余部分不会执行。在以下示例中，如果 A 的计算结果为 null，则不会计算 B；如果 A 或 B 的计算结果为 null，则不会计算 C：

A?.B?.Do(C);
A?.B?[C];

如果 A 可以为 null，但如果 A 不为 null，B 和 C 将不为 null，你只需要对 A 应用 null 条件运算符：

A?.B.C();

在上述示例中，如果 A 为 null，则不会计算 B，也不会调用 C()。但是，如果链接的成员访问被中断，例如被 (A?.B).C() 中的括号中断，则不会发生短路。

以下示例演示了 ?. 和 ?[] 运算符的用法：

double SumNumbers(List<double[]> setsOfNumbers, int indexOfSetToSum)
{
    return setsOfNumbers?[indexOfSetToSum]?.Sum() ?? double.NaN;
}

var sum1 = SumNumbers(null, 0);
Console.WriteLine(sum1);  // output: NaN

List<double[]?> numberSets =
[
    [1.0, 2.0, 3.0],
    null
];

var sum2 = SumNumbers(numberSets, 0);
Console.WriteLine(sum2);  // output: 6

var sum3 = SumNumbers(numberSets, 1);
Console.WriteLine(sum3);  // output: NaN

namespace MemberAccessOperators2;

public static class NullConditionalShortCircuiting
{
    public static void Main()
    {
        Person? person = null;
        person?.Name.Write(); // no output: Write() is not called due to short-circuit.
        try
        {
            (person?.Name).Write();
        }
        catch (NullReferenceException)
        {
            Console.WriteLine("NullReferenceException");
        }; // output: NullReferenceException
    }
}

public class Person
{
    public required FullName Name { get; set; }
}

public class FullName
{
    public required string FirstName { get; set; }
    public required string LastName { get; set; }
    public void Write() => Console.WriteLine($"{FirstName} {LastName}");
}

前面两个示例中的第一个也使用 Null 合并运算符 ?? 来指定替代表达式，以便在 null 条件运算的结果为 null 时用于计算。

如果 a.x 或 a[x] 是不可为 null 的值类型 T，则 a?.x 或 a?[x] 属于对应的可为 null 的值类型 T?。如果需要 T 类型的表达式，请将 Null 合并操作符 ?? 应用于 null 条件表达式，如下面的示例所示：

int GetSumOfFirstTwoOrDefault(int[]? numbers)
{
    if ((numbers?.Length ?? 0) < 2)
    {
        return 0;
    }
    return numbers[0] + numbers[1];
}

Console.WriteLine(GetSumOfFirstTwoOrDefault(null));  // output: 0
Console.WriteLine(GetSumOfFirstTwoOrDefault([]));  // output: 0
Console.WriteLine(GetSumOfFirstTwoOrDefault([3, 4, 5]));  // output: 7

在前面的示例中，如果不使用 ?? 运算符，则在 numbers 为 null 时，numbers?.Length < 2 的计算结果为 false。

注意

?. 运算符对其左操作数的计算不超过一次，从而确保在验证为非 null 后，不能将其更改为 null。

Null 条件成员访问运算符 ?. 也称为 Elvis 运算符。

线程安全的委托调用

使用 ?. 运算符来检查委托是否非 null 并以线程安全的方式调用它（例如，?.时），如下面的代码所示：

PropertyChanged?.Invoke(…)

该代码等同于以下代码：

var handler = this.PropertyChanged;
if (handler != null)
{
    handler(…);
}

前面的示例是一种线程安全方法，可确保只调用非 null handler。由于委托实例是不可变的，因此，任何线程都不能更改 handler 本地变量所引用的对象。具体而言，如果另一个线程执行的代码从 PropertyChanged 事件中取消订阅，并且 PropertyChanged 在调用 handler 之前变为 null，则 handler 引用的对象不受影响。

调用表达式 ()

使用括号 () 调用()或调用委托。

以下示例演示如何在使用或不使用参数的情况下调用方法，以及调用委托：

Action<int> display = s => Console.WriteLine(s);

List<int> numbers =
[
    10,
    17
];
display(numbers.Count);   // output: 2

numbers.Clear();
display(numbers.Count);   // output: 0

在调用带 new 运算符的构造函数时，还可以使用括号。

() 的其他用法

此外可以使用括号来调整表达式中计算操作的顺序。有关详细信息，请参阅 C# 运算符。

强制转换表达式，其执行显式类型转换，也可以使用括号。

从末尾运算符 ^ 开始索引

索引和范围运算符可以与可数类型一起使用。可数类型具有名为 Count 或 Length 的 int 属性以及可访问的 get 访问器。集合表达式还依赖于可数类型。

^ 运算符指示序列末尾的元素位置。对于长度为 length 的序列，^n 指向与序列开头偏移 length - n 的元素。例如，^1 指向序列的最后一个元素，^length 指向序列的第一个元素。

int[] xs = [0, 10, 20, 30, 40];
int last = xs[^1];
Console.WriteLine(last);  // output: 40

List<string> lines = ["one", "two", "three", "four"];
string prelast = lines[^2];
Console.WriteLine(prelast);  // output: three

string word = "Twenty";
Index toFirst = ^word.Length;
char first = word[toFirst];
Console.WriteLine(first);  // output: T

如前面的示例所示，表达式 ^e 属于 System.Index 类型。在表达式 ^e 中，e 的结果必须隐式转换为 int。

还可以将 ^ 运算符与^一起使用以创建一个索引范围。有关详细信息，请参阅索引和范围。

从 C# 13 开始，可在对象初始值设定项中使用结束运算符中的索引。

范围运算符 `..`

.. 运算符指定某一索引范围的开头和末尾作为其操作数。左侧操作数是范围的包含性开头。右侧操作数是范围的不包含性末尾。任一操作数都可以是序列开头或末尾的索引，如以下示例所示：

int[] numbers = [0, 10, 20, 30, 40, 50];
int start = 1;
int amountToTake = 3;
int[] subset = numbers[start..(start + amountToTake)];
Display(subset);  // output: 10 20 30

int margin = 1;
int[] inner = numbers[margin..^margin];
Display(inner);  // output: 10 20 30 40

string line = "one two three";
int amountToTakeFromEnd = 5;
Range endIndices = ^amountToTakeFromEnd..^0;
string end = line[endIndices];
Console.WriteLine(end);  // output: three

void Display<T>(IEnumerable<T> xs) => Console.WriteLine(string.Join(" ", xs));

如前面的示例所示，表达式 a..b 属于 System.Range 类型。在表达式 a..b 中，a 和 b 的结果必须隐式转换为 Int32 或 Index。

重要

当值为负数时，从 int 隐式转换为 Index 会引发 ArgumentOutOfRangeException。

可以省略 .. 运算符的任何操作数来获取无限制范围：

a.. 等效于 a..^0
..b 等效于 0..b
.. 等效于 0..^0

int[] numbers = [0, 10, 20, 30, 40, 50];
int amountToDrop = numbers.Length / 2;

int[] rightHalf = numbers[amountToDrop..];
Display(rightHalf);  // output: 30 40 50

int[] leftHalf = numbers[..^amountToDrop];
Display(leftHalf);  // output: 0 10 20

int[] all = numbers[..];
Display(all);  // output: 0 10 20 30 40 50

void Display<T>(IEnumerable<T> xs) => Console.WriteLine(string.Join(" ", xs));

下表显示了表达集合范围的各种方法：

范围运算符表达式	说明
`..`	集合中的所有值。
`..end`	从开头到 `end`（不含）的值。
`start..`	从 `start`（含）到结尾的值。
`start..end`	从 `start`（含）到 `end`（不含）的值。
`^start..`	从 `start`（含）到倒计数结尾的值。
`..^end`	从开头到 `end`（不含，倒计数）的值。
`start..^end`	从 `start`（含）到 `end`（不含，倒计数）的值。
`^start..^end`	从 `start`（含）到 `end`（不含），均为倒计数。

以下示例演示了使用上表中所有范围的效果：

int[] oneThroughTen =
[
    1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
];

Write(oneThroughTen, ..);
Write(oneThroughTen, ..3);
Write(oneThroughTen, 2..);
Write(oneThroughTen, 3..5);
Write(oneThroughTen, ^2..);
Write(oneThroughTen, ..^3);
Write(oneThroughTen, 3..^4);
Write(oneThroughTen, ^4..^2);

static void Write(int[] values, Range range) =>
    Console.WriteLine($"{range}:\t{string.Join(", ", values[range])}");
// Sample output:
//      0..^0:      1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
//      0..3:       1, 2, 3
//      2..^0:      3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
//      3..5:       4, 5
//      ^2..^0:     9, 10
//      0..^3:      1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
//      3..^4:      4, 5, 6
//      ^4..^2:     7, 8

有关详细信息，请参阅索引和范围。

.. 词元还用作集合表达式中的 spread 元素。

运算符可重载性

.、()、^ 和 .. 运算符无法进行重载。 [] 运算符也被视为非可重载运算符。使用索引器以支持对用户定义的类型编制索引。

C# 语言规范

有关更多信息，请参阅 C# 语言规范的以下部分：

有关索引和范围的详细信息，请参阅功能建议说明。

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