C# 集合表达式和展开运算符 (..) 详解

集合表达式 (Collection Expressions)

C# 12 引入了集合表达式，提供了一种更简洁的方式来创建和初始化集合。

基本语法

// 创建数组
int[] array = [1, 2, 3];

// 创建列表
List<int> list = [1, 2, 3];

// 创建跨度(Span)
Span<int> span = [1, 2, 3];

支持的集合类型

集合表达式支持多种集合类型：

• 数组 (T[])

• List

• Span 和 ReadOnlySpan

• 实现了 IEnumerable 并有合适 Add 方法的类型

展开运算符 (..)

展开运算符用于将现有集合的元素"展开"到新的集合中。

基本用法

int[] numbers1 = [1, 2, 3];
int[] numbers2 = [4, 5, 6];

// 合并两个数组
int[] combined = [.. numbers1, .. numbers2]; 
// [1, 2, 3, 4, 5, 6]

// 添加额外元素
int[] withExtra = [.. numbers1, 10, 20, .. numbers2]; 
// [1, 2, 3, 10, 20, 4, 5, 6]

实际应用示例

创建新集合

// 传统方式
List<string> oldWay = new List<string> { "A", "B", "C" };

// 新方式
List<string> newWay = ["A", "B", "C"];

合并集合

List<int> first = [1, 2, 3];
List<int> second = [4, 5, 6];

// 合并两个列表
List<int> merged = [.. first, .. second];

与现有API结合

// 传递给需要IEnumerable的方法
ProcessNumbers([1, 2, 3, 4, 5]);

void ProcessNumbers(IEnumerable<int> numbers)
{
    foreach (var num in numbers)
    {
        Console.WriteLine(num);
    }
}

性能考虑

集合表达式通常能提供更好的性能

• 对于数组，编译器会优化为直接的数组初始化

• 对于列表，编译器会使用最有效的方式初始化

高级用法

多维集合

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

自定义集合

要使自定义集合支持集合表达式，需要实现：

• IEnumerable

• 有一个可访问的 Add 方法

public class CustomCollection<T> : IEnumerable<T>
{
    private readonly List<T> _items = new();

    public void Add(T item) => _items.Add(item);
    
    public IEnumerator<T> GetEnumerator() => _items.GetEnumerator();
    
    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() => GetEnumerator();
}

// 使用
CustomCollection<int> custom = [1, 2, 3];

注意事项

• 展开运算符 (..) 只能用于集合表达式内部

• 集合表达式不能用于 null 值

• 目标类型必须明确（不能用于 var 推断）

与传统方式的比较

特性	集合表达式	传统方式
语法简洁性	✅ 高（单行简洁语法）	❌ 低（需要更多样板代码）
可读性	⭐⭐⭐ 高（直观表达意图）	⭐⭐ 中等（结构略显冗长）
灵活性	高（支持混合元素和展开）	高（但语法更复杂）
性能	⚡ 优化更好（编译器特殊处理）	⏳ 一般（标准初始化流程）
版本要求	C# 12+	️ 所有版本

总结

C# 的集合表达式和展开运算符提供了：

• 更简洁的集合初始化语法

• 更直观的集合合并方式

• 更好的代码可读性

• 编译器优化的性能优势

建议在新项目中使用这些特性，特别是在需要频繁创建或合并集合的场景中。