54、C编程高级技巧与代码优化-优快云博客

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C#编程高级技巧与代码优化

1. Lambda表达式与委托

1.1 Lambda表达式语法

Lambda表达式的语法主要包含两部分：一组用括号 () 表示的输入参数，后跟 => 运算符，再接着是一个表达式。表达式可以用花括号 {} 封装，如果表达式足够简单，也可以和 => 运算符写在同一行。由于赋值的表达式部分没有名称，所以Lambda表达式也被称为匿名表达式。例如：

// 简单的Lambda表达式
var add = (int a, int b) => a + b;

1.2 Action和Func委托

Action ：是一种委托类型，它可以有不同数量和类型的输入参数，但没有返回值。例如：

Action<int> printNumber = (num) => Console.WriteLine(num);

Func ：也是一种委托类型，它有返回值。 Func 使用泛型类型来指定输入和输出，提供了很大的灵活性。例如：

Func<int, int, int> multiply = (a, b) => a * b;
int result = multiply(3, 4); // result = 12

1.3 Lambda表达式的应用

排序数组 ：Lambda表达式常用于对数组数据进行排序。例如：

int[] numbers = { 3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5 };
Array.Sort(numbers, (a, b) => a - b);

队列中的Lambda表达式 ：可以创建一个Lambda表达式队列，通过 DynamicInvoke() 调用队列中的代码。例如：

Queue<Action<int>> ThingsToDo = new Queue<Action<int>>();
Action<int> lambda = (num) => Console.WriteLine($"Doing #{num}");
ThingsToDo.Enqueue(lambda);
foreach (var action in ThingsToDo)
{
    action.DynamicInvoke(1);
}

2. 代码可读性优化

2.1 常用符号和语法优化

?: 符号 ：这是一种基于单个比较来改变值的简单系统，它是 if-else 语句的简写形式。例如：

var result = condition ? true : false;

这个符号在保持简单的 “如果为真则执行这个，否则执行那个” 逻辑到一行代码时很有用，但嵌套条件会使代码可读性降低。
- 省略 if 语句的花括号 ：当 if 语句只控制一行代码时，可以省略花括号。例如：

if (condition)
    Console.WriteLine("Condition is true");

2.2 编程风格的“味道”

编程风格有时被称为“味道”，有好味道和坏味道之分。以下是一些常见的坏味道及其解决方法：
| 坏味道类型 | 描述 | 解决方法 |
| ---- | ---- | ---- |
| 注释不佳 | 注释描述不准确或无用，在代码重构时会带来问题 | 编写清晰、准确的注释，解释函数或代码块的用途 |
| 单一职责规则违反 | 一个函数承担过多不同的任务，导致代码难以调试 | 将函数拆分为多个只负责单一任务的函数 |
| 重复代码 | 代码中存在大量重复的部分，增加了修复错误的工作量 | 提取重复代码到单独的函数中 |
| 命名不规范 | 变量和函数名过长或不符合命名约定，影响代码可读性 | 遵循简单的命名约定，如布尔类型变量前缀用 “is”，类和结构体用名词命名 |

3. 代码管理与团队协作

3.1 Git的重要性

在团队开发中，多人可能会修改同一个文件，当更改重叠时，需要进行合并操作。在开始工作前，特别是在使用团队协作开发时，首先要使用Git来同步其他人的工作。具体步骤如下：
1. 启动计算机。
2. 打开Git客户端。
3. 拉取最新的代码到本地仓库。
4. 打开Unity进行开发。

3.2 代码复用与可移植性

编写可复用的代码可以节省时间和精力，提高游戏开发的进度。例如，编写一个有用的角色控制器后，可以在其他具有类似行为的项目中复用。

4. 其他高级技巧与概念

4.1 递归

递归是一种函数调用自身的循环系统。例如，计算阶乘的递归函数：

int Factorial(int n)
{
    if (n == 0)
        return 1;
    else
        return n * Factorial(n - 1);
}

4.2 反射

反射允许在运行时检查类型、方法、属性等信息，并可以动态调用方法。例如：

Type type = typeof(MyClass);
MethodInfo method = type.GetMethod("MyMethod");
object instance = Activator.CreateInstance(type);
method.Invoke(instance, null);

4.3 LINQ

LINQ（Language Integrated Query）是一种集成在C#语言中的查询技术，它可以简化对各种数据源的查询操作。例如：

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = from num in numbers
                  where num % 2 == 0
                  select num;

5. 代码优化总结

5.1 优化原则

为了提高代码的质量和可维护性，需要遵循以下原则：
- 保持代码简洁和可读性，避免不必要的复杂性。
- 遵循单一职责原则，每个函数只负责一个明确的任务。
- 避免代码重复，提高代码的复用性。
- 采用良好的命名约定，使代码更易理解。

5.2 持续学习

学习编程是一个持续的过程，通过阅读优秀的代码、参与开源项目和论坛讨论，可以不断积累经验，掌握更多的编程技巧和模式。以下是一个学习代码的流程图：

graph LR
    A[寻找有趣的项目] --> B[阅读代码]
    B --> C{代码是否有新技巧或结构}
    C -- 是 --> D[学习新技巧和结构]
    C -- 否 --> E[继续阅读其他代码]
    D --> E
    E --> F[实践和应用所学知识]

通过这些方法，可以不断提升自己的编程能力，编写出更高效、更易维护的代码。

6. 位运算与枚举

6.1 位运算的用途

位运算在处理枚举和标志时非常有用。例如，在处理权限系统时，可以使用位运算来组合和检查不同的权限。以下是一个简单的示例：

[Flags]
enum Permissions
{
    None = 0,
    Read = 1,
    Write = 2,
    Delete = 4
}

Permissions userPermissions = Permissions.Read | Permissions.Write;
bool canDelete = (userPermissions & Permissions.Delete) == Permissions.Delete;

6.2 位运算操作步骤

定义枚举类型，并使用 [Flags] 特性标记，以便支持位运算。
为每个枚举值分配一个唯一的2的幂次方值。
使用位运算符（如 | 用于组合权限， & 用于检查权限）进行操作。

7. 属性与访问器

7.1 属性的作用

属性（也称为访问器）可以帮助我们在早期捕获错误。通过属性，我们可以控制对类成员的访问，实现更灵活的代码逻辑。例如：

class MyClass
{
    private int _myValue;
    public int MyValue
    {
        get { return _myValue; }
        set
        {
            if (value >= 0)
                _myValue = value;
            else
                throw new ArgumentException("Value must be non-negative.");
        }
    }
}

7.2 属性的使用方式

自动属性 ：如果属性只是简单的获取和设置操作，可以使用自动属性简化代码。例如：

public int MyProperty { get; set; }

自定义属性 ：当需要在获取或设置属性值时执行额外的逻辑时，使用自定义属性。例如上面的 MyValue 属性。

8. 设计模式与架构

8.1 设计模式的引入

在编程中，设计模式是解决常见问题的通用解决方案。常见的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。以下是单例模式的一个简单示例：

public class Singleton
{
    private static Singleton _instance;
    private Singleton() { }
    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (_instance == null)
                _instance = new Singleton();
            return _instance;
        }
    }
}

8.2 架构的重要性

架构是软件系统的整体结构和组织方式。良好的架构可以提高系统的可维护性、可扩展性和性能。例如，分层架构将系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，各层之间职责明确，便于开发和维护。

8.3 设计模式和架构的应用步骤

识别问题：在开发过程中，遇到常见的问题时，考虑是否有合适的设计模式可以应用。
选择模式：根据问题的特点，选择合适的设计模式。
实现模式：按照设计模式的结构和规则，实现代码。
评估架构：在项目开始前，评估适合的架构，确保系统的整体结构合理。

9. 调试技巧

9.1 调试的重要性

调试是开发过程中不可或缺的环节，它可以帮助我们找出代码中的错误和问题。以下是一些常见的调试技巧：
- 使用调试器 ：大多数集成开发环境（IDE）都提供了调试器，可以设置断点、单步执行代码、查看变量值等。
- 日志记录 ：在代码中添加日志记录，输出关键信息，帮助我们跟踪程序的执行流程。例如：

using System.Diagnostics;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Debug.WriteLine("Starting the program...");
        // 其他代码
        Debug.WriteLine("Program finished.");
    }
}

9.2 调试步骤

复现问题：尽可能准确地复现问题，以便更好地定位问题所在。
设置断点：在可能出现问题的代码行设置断点，逐步执行代码，观察变量值的变化。
分析日志：查看日志记录，了解程序的执行流程和关键信息。
逐步排查：根据调试信息，逐步排查可能的错误原因，直到找到问题并解决。

10. 总结与展望

10.1 知识回顾

通过本文的学习，我们了解了C#编程中的许多高级技巧和概念，包括Lambda表达式、代码可读性优化、代码管理、递归、反射、LINQ、位运算、属性、设计模式和调试技巧等。这些知识可以帮助我们编写出更高效、更易维护的代码。

10.2 持续学习与实践

编程是一个不断学习和实践的过程。为了不断提升自己的编程能力，我们需要持续学习新的知识和技术，参与开源项目，与其他开发者交流经验。以下是一个持续学习的流程图：

graph LR
    A[学习新知识] --> B[实践应用]
    B --> C{是否遇到问题}
    C -- 是 --> D[解决问题并总结经验]
    C -- 否 --> E[继续学习新内容]
    D --> E
    E --> F[分享经验和成果]

希望大家在编程的道路上不断进步，编写出优秀的代码！