Занимательный C#
Для оценки качества диагностик анализатора C# кода PVS-Studio мы проверяем большое количество различных проектов. Т.к. проекты пишутся разными людьми в различных командах в разных компаниях, нам приходится сталкиваться с различными стилями, сокращениями, да и просто возможностями, которые предлагает язык C# программистам. В этой статье я хочу обзорно пройтись по некоторым моментам, которые предлагает нам замечательный язык C#, и по тем проблемам, на которые можно наткнуться при его использовании.
Свойства и что с ними можно делать
Мы все знаем, что свойства — это пара функций — аксессор и мутатор — для изменения и чтения значения в каком-то поле. Ну, или по крайней мере так было до версии языка C# 3.0. Т.е. классически они должны выглядеть вот так:
class A
{
int index;
public int Index
{
get { return index; }
set { index = value; }
}
}
Шли годы, и стандарты языка, и свойства обросли разными возможностями.
Начнем понемногу. В стандарте C# 3.0 появилась всем известная возможность опустить поле, т.е. записать так:
class A
{
public int Index { get; set; }
}
В C# 6.0 пошли еще дальше и позволили убрать «set».
class A
{
public int Index { get; }
}
Так писать можно было и до C# 6.0, но записать в такую переменную что-либо было нельзя. Теперь это, по факту, является аналогом readonly полей, т.е. задавать значение таких свойств можно только в конструкторе.
Свойства и поля можно инициализировать различными способами. Например, так:
class A
{
public List Numbers { get; } = new List();
}
Ну или так:
class A
{
public List Numbers = new List();
}
А еще можно написать так:
class A
{
public List Numbers => new List();
}
И в последнем случае вас будет ждать неприятный сюрприз. На самом деле, в последнем примере вы создали вот такое вот свойство:
class A
{
public List Numbers { get { return new List(); } }
}
Т.е. когда вы попытаетесь заполнить Numbers, то у вас ничего не получится в принципе, каждый раз вы будете иметь новый список.
A a = new A();
a.Numbers.Add(10);
a.Numbers.Add(20);
a.Numbers.Add(30);
Будьте внимательны, когда сокращаете запись, иногда это может привести к весьма долгому поиску ошибки.
Интересные свойства свойств на этом не заканчиваются. Как я уже сказал, свойство — это пара функций, а в функциях никто не мешает менять параметры, которые туда приходят.
Следующий код прекрасно компилируется и даже работает.
class A
{
int index;
public int Index
{
get { return index; }
set {
value = 20;
index = value; }
}
}
static void Main(string[] args)
{
A a = new A();
a.Index = 10;
Console.WriteLine(a.Index);
}
Результатом работы будет вывод числа »20», а никак не »10».
Казалось бы, зачем кому-то сдалось записывать значение 20 в value? Оказывается, даже в этом может быть смыл. Но для пояснения этого смысла, мы немного отвлекаемся от свойств и расскажем о ключевом символе @. Данный ключевой символ поваляет создавать переменные схожие по написаю с ключевыми словами, но никто не запрещает данный символ пихать куда душа пожелает, например:
class A
{
public int index;
public void CopyIndex(A @this)
{
this.@index = @this.index;
}
}
static void Main(string[] args)
{
A a = new A();
@a.@index = 10;
a.@CopyIndex(new A() { @index = 20 });
Console.WriteLine(a.index);
}
Результатом работы, как всегда в этой статье, будет вывод числа »20», а никак не »10».
На самом деле, символ @ необходим только в одном месте, когда пишем имя параметра @this в функции CopyIndex. В других местах это просто лишний код, который к тому же затрудняет понимание написанного.
С этими знаниями вернемся к свойствам и предположим, что у нас есть следующий класс:
class A
{
int value;
public int Value
{
get { return @value; }
set { @value = value; }
}
public A()
{
value = 5;
}
}
Можно подумать, что в свойстве Value изменит поле value класса A, на самом деле так не произойдет, и результатом работы следующий программы будет 5, а не 10.
static void Main(string[] args)
{
A a = new A();
a.Value = 10;
Console.WriteLine(a.Value);
}
Инициализация Dictionary
Для начала вспомним, как можно инициализировать массивы:
string[] test1 = new string[] { "1", "2", "3" };
string[] test2 = new[] { "1", "2", "3" };
string[] test3 = { "1", "2", "3" };
string[,] test4 = { { "11", "12" },
{ "21", "22" },
{ "31", "32" } };
Со списками дело обстоит проще:
List test2 = new List(){ "1", "2", "3" };
А теперь перейдем в Dictionary. На самом деле есть два варианта сокращенной инициализации:
Dictionary test =
new Dictionary() { { "a-a", 1 },
{ "b-b", 2 },
{ "c-c", 3 } };
Ну или так
Dictionary test =
new Dictionary() {
["a-a"] = 1,
["b-b"] = 2,
["c-c"] = 3
};
Немного о LINQ запросах
LINQ запросы в принципе сама по себе вещь удобная. Собираем цепочку с необходимыми выборками и на выходе получаем необходимую информацию. Для начала опишем пару приятных моментов, которые могут не прийти в голову, пока сам не увидишь их. Для начала рассмотрим базовый пример:
void Foo(List numbers1, List numbers2) {
var selection1 = numbers1.Where(index => index > 10);
var selection2 = numbers2.Where(index => index > 10);
}
Нетрудно заметить, что в выше описанном примере есть несколько одинаковых проверок. То есть по-хорошему, их можно вынести в отдельную «функцию»:
void Foo(List numbers1, List numbers2) {
Func whereFunc = index => index > 10;
var selection1 = numbers1.Where(index => whereFunc(index));
var selection2 = numbers2.Where(index => whereFunc(index));
}
Уже стало лучше, если функции большие, то вообще прекрасно. Немного смущает вызов whereFunc: какой-то он неказистый. На самом деле, это тоже не проблема:
void Foo(List numbers1, List numbers2) {
Func whereFunc = index => index > 10;
var selection1 = numbers1.Where(whereFunc);
var selection2 = numbers2.Where(whereFunc);
}
Вот теперь и лаконично и опрятно.
Теперь немного о нюансах работы LINQ выражений. Например, строчка кода не приведет к моментальной выборке данных из коллекции numbers1.
IEnumerable selection = numbers1.Where(whereFunc);
Выборка данных начнется, только когда будет выполнена конвертация последовательности в коллекцию List:
List listNumbers = selection.ToList();
Этот нюанс работы может легко привести к использованию захваченной переменной уже после того, как её значение изменилось. Возьмем простой пример. Допустим, нам нужна функция Foo, которая вернет из массива »{ 1, 2, 3, 4, 5 }» только те элементы, численные значения которых меньше индекса элемента, т.е:
0 :
1 :
2 : 1
3 : 1, 2
4 : 1, 2, 3
Её сигнатура пусть будет такой:
static Dictionary> Foo(int[] numbers)
{ .... }
А вызов вот такой:
foreach (KeyValuePair> subArray in
Foo(new[] { 1, 2, 3, 4, 5 }))
Console.WriteLine(string.Format("{0} : {1}",
subArray.Key,
string.Join(", ", subArray.Value)));
Всё вроде бы просто. Теперь напишем саму реализацию на основе LINQ. Она будет выглядеть вот так:
static Dictionary> Foo(int[] numbers)
{
var result = new Dictionary>();
for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
result[i] = numbers.Where(index => index < i);
return result;
}
Как можно видеть, всё предельно просто. Мы берем и поочерёдно «создаем» выборки из массива numbers.
Результатом работы такой программы будет вот такой текст в консоли:
0 : 1, 2, 3, 4
1 : 1, 2, 3, 4
2 : 1, 2, 3, 4
3 : 1, 2, 3, 4
4 : 1, 2, 3, 4
Проблема тут как раз в замыкании, которое произошло в лямбде index => index < i. Переменная i была захвачена, но, так как вызов лямбда выражения index => index < i не происходил до момента, когда мы попросили результат в функции string.Join (»,», subArray.Value), значение в ней было не такое, как в момент формирования LINQ запроса. Во время получения данных из выборки значения i было равным 5, что привело к неверному результату вывода.
Недокументированные костыли на C#
Язык С++ известен своими хаками, обходными путями и прочими костылями, чего стоит серия функций XXX_cast. Считается, что в C# такого нет. На самом деле и это не совсем правда…
Начнем, пожалуй, с нескольких слов:
- __makeref
- __reftype
- __refvalue
Этих слов нет ни в IntelliSense, да и в MSDN нет официального описания к ним.
Так что это за чудо-слова такие?
__makeref принимает объект и возвращает некую «ссылку» на объект в виде объекта типа TypedReference. А, собственно, слова __reftype и __refvalue позволяют из этой «ссылки» узнать соответственно тип объекта и значение объекта по данной «ссылке».
Рассмотрим пример:
struct A { public int Index { get; set; } }
static void Main(string[] args)
{
A a = new A();
a.Index = 10;
TypedReference reference = __makeref(a);
Type typeRef = __reftype(reference);
Console.WriteLine(typeRef); //=> ConsoleApplication23.Program+A
A valueRef = __refvalue(reference, A);
Console.WriteLine(valueRef.Index); //=> 10
}
Но такой «финт ушами» можно сделать немного более известными средствами:
static void Main(string[] args)
{
A a = new A();
a.Index = 10;
dynamic dynam = a;
Console.WriteLine(dynam.GetType());
A valuDynam = (A)dynam;
Console.WriteLine(valuDynam.Index);
}
С dynamic и строк меньше, да и вопросов меньше должно вызывать у людей — «Что это?» и «Как это работает?». Но вот вам немного иной сценарий, где работа с dynamic смотрится не так хорошо, как с TypedReference.
static void Main(string[] args)
{
TypedReference reference = __makeref(a);
SetVal(reference);
Console.WriteLine(__refvalue(reference, A).Index);
}
static void SetVal(TypedReference reference)
{
__refvalue(reference, A) = new A() { Index = 20 };
}
Результатом работы будет вывод на консоль числа »20». Да, можно и dynamic через ref в функцию передать и работать будет также.
static void Main(string[] args)
{
dynamic dynam = a;
SetVal(ref dynam);
Console.WriteLine(((A)dynam).Index);
}
static void SetVal(ref dynamic dynam)
{
dynam = new A() { Index = 20 };
}
На мой взгляд, вариант с TypedReference выглядит лучше, особенно если прокидывать информацию всё ниже, и ниже, и ниже по функциям.
Кроме выше описанных, есть еще одно чудо-слово __arglist, которое позволяет сделать функцию с переменным числом параметров, да еще и любого типа.
static void Main(string[] args)
{
Foo(__arglist(1, 2.0, "3", new A[0]));
}
public static void Foo(__arglist)
{
ArgIterator iterator = new ArgIterator(__arglist);
while (iterator.GetRemainingCount() > 0)
{
TypedReference typedReference =
iterator.GetNextArg();
Console.WriteLine("{0} / {1}",
TypedReference.ToObject(typedReference),
TypedReference.GetTargetType(typedReference));
}
}
Странным является то, что нельзя из коробки организовать проход по элементам с помощью foreach, да и напрямую к элементу из списка не обратиться. Так что до С++ или JavaScript c его arguments не дотягивает.:)
function sum() {
....
for(var i=0; i < arguments.length; i++)
s += arguments[i]
}
В дополнение приведу ссылку на статью, из которой я, собственно, и узнал, что это за слова такие, когда первый раз с ними столкнулся.
Заключение
В заключение хочется сказать, что и С++ и C# — весьма свободные по грамматике языки, и тем самым с одной стороны удобны в использовании, но с другой не защищают от опечаток. Есть укоренившееся мнение, что в С# нельзя ошибаться так, как в С++, — на самом деле это вовсе не так. В данной статье приведены весьма интересные, на мой взгляд, возможности языка, но львиная доля ошибок в C# состоит не в них, а при написании обычных индукций if, как, например, в проекте Infragistics.
public bool IsValid
{
get {
var valid =
double.IsNaN(Latitude) || double.IsNaN(Latitude) ||
this.Weather.DateTime == Weather.DateTimeInitial;
return valid;
}
}
V3001 There are identical sub-expressions 'double.IsNaN (Latitude)' to the left and to the right of the '||' operator. WeatherStation.cs 25
Внимание рассеивается чаще всего именно в таких моментах, а потом долгие поиски «непонятно чего непонятно где». Так что не упускайте возможность уберечь себя от ошибок с помощью анализатора кода PVS-Studio.
Если хотите поделиться этой статьей с англоязычной аудиторией, то прошу использовать ссылку на перевод: Vitalii Alferov. Checking Wine with PVS-Studio and Clang Static Analyzer.
