C#元组类型ValueTuple用法详解
System.Tuple 类型是在.NET 4.0中引入的，但是有两个明显的缺点：
(1) Tuple 类型是引用类型。
(2) 没有构造函数支持。
为了解决这些问题，C# 7 引入了新的语言功能以及新的类型。
现在，如果您需要从函数中返回两个值的合并结果，或者把两个值合并到一个哈希表中，可以使用System.ValueTuple类型并使用一个精短的语法来构造它们：
// 构建元组实例
var tpl = (1, 2);
// 在字典中使用元组
var d = new Dictionary<(int x, int y), (byte a, short b)>();
// 不同名称的元组是兼容的
d.Add(tpl, (a: 3, b: 4));
// 元组值的语义
if (d.TryGetValue((1, 2), out var r))
{
// 解构元组忽略第一个元素
var (_, b) = r;
// 使用命名语法和定义名称
Console.WriteLine($"a: {r.a}, b: {r.Item2}");
}
System.ValueTuple 类型在.NET Framework 4.7中引入。但是您仍然可以在较低的框架版本中使用这个功能，这时候，您必须引用一个特殊的nuget包：System.ValueTuple。
- 元组声明的语法与函数参数声明相似：
(Type1 name1, Type2 name2)。 - 元组的构造语法类似于参数构造：
(value1, optionalName: value2)。 - 两个元组具有相同的元素类型，但不同的名称是兼容(**)：
(int a, int b) = (1, 2)。 - 元组值的语义:
(1,2).Equals((a: 1, b: 2))、(1,2).GetHashCode() == (1,2).GetHashCode()返回的值均是true。 - 元组不支持
==和!=。在github上有一个悬而未决的讨论：“支持==和!=元组类型”。 - 元组可以被“解构”，但只能转换成“变量声明”，而不能“out var”或
case语句中转换：var (x, y) = (1,2)- OK,(var x, int y) = (1,2)- OK,dictionary.TryGetValue(key, out var (x, y))- not OK,case var (x, y): break;- not OK。 - 元组是可变的：
(int a, int b) x = (1,2); x.a++;. - 元组元素可以通过名称（如果提供的话）或通过通用名称
Item1、Item2等来访问。
我们马上就会明白上面几点。
元组名称
缺少用户定义的名称导致System.Tuple类型不常用。我们可以将System.Tuple用作一个精减方法的实现细节，但如果我们需要传递它，我更喜欢使用具有描述性属性名称的命名类型。新元组功能很好地解决了这个问题：可以为元组元素指定名称，而不像匿名类型，即使在不同的程序集中也可以使用这些名称。
C#编译器为方法签名中使用的每个元组类型指定了一个特殊的标记TupleElementNamesAttribute：
TupleElementNamesAttribute标记非常特殊，不能在用户代码中直接使用。如果您尝试使用它，编译器会报出错误。
public (int a, int b) Foo1((int c, int d) a) => a;
[return: TupleElementNames(new[] { "a", "b" })]
public ValueTuple<int, int> Foo(
[TupleElementNames(new[] { "c", "d" })] ValueTuple<int, int> a)
{
return a;
}
这有助于IDE和编译器“检查”元素名称，并警告错误地使用它们：
// 正确: 元组声明可以跳过元素名称
(int x, int y) tpl = (1, 2);
// 警告: 由于目标类型“(int x, int y)”指定了其他名称或未指定名称，因此元组元素名称“a”被忽略。
tpl = (a:1, b:2);
// 正确 ：元组解构忽略元素名称
var (a, b) = tpl;
// x: 2, y: 1. 元组名被忽略
var (y, x) = tpl;
编译器对继承的成员有较强的要求：
public abstract class Base
{
public abstract (int a, int b) Foo();
public abstract (int, int) Bar();
}
public class Derived : Base
{
// 错误：替代继承成员“Base.Foo()”时无法更改元组元素名称
public override (int c, int d) Foo() => (1, 2);
// 错误：替代继承成员“Base.Bar()”时无法更改元组元素名称
public override (int a, int b) Bar() => (1, 2);
}
常规方法参数可以在重写成员中自由更改，重写成员中的元组元素名称应该与基本类型中的元素名称完全匹配。
元素名称推断
C# 7.1 引入了一个额外的增强功能：元素名称推断类似于C#为匿名类型所做的推断。
public void NameInference(int x, int y)
{
// (int x, int y)
var tpl = (x, y);
var a = new {X = x, Y = y};
// (int X, int Y)
var tpl2 = (a.X, a.Y);
}
值语义和可变性
元组是公共字段可变的值类型。这听起来令人担忧，因为我们知道可变值类型被认为是有害的。这是一个邪恶的小例子：
var x = new { Items = new List<int> { 1, 2, 3 }.GetEnumerator() };
while (x.Items.MoveNext())
{
Console.WriteLine(x.Items.Current);
}
如果运行这个代码，您会得到一个无限循环。List<T>.Enumerator是一个可变值类型，但是Items是属性。这意味着x.Items在每个循环迭代中返回原始迭代器的副本，从而导致无限循环。
但是只有当数据与行为混合在一起时，可变值类型才是危险的：枚举器拥有一个状态（当前元素）并具有行为（通过调用MoveNext方法来推进迭代器的能力）。这种组合可能会导致问题，因为在副本上调用方法而不是在原始实例上调用方法，从而导致无效操作。下面是一组由于值类型的隐藏副本而导致不明显行为的示例：gist。
但可变性问题依然存在：
var tpl = (x: 1, y: 2);
var hs = new HashSet<(int x, int y)>();
hs.Add(tpl);
tpl.x++;
Console.WriteLine(hs.Contains(tpl)); // false
元组在字典中作为键是非常有用的，并且由于适当的值语义可以存储在哈希表中。但是您不应该在集合的不同操作之间改变一个元组变量的状态。
解构
虽然元组的构造函数对于元组来说非常特殊的，但是解构非常通用，并且可以与任何类型一起使用。
public static class VersionDeconstrucion
{
public static void Deconstruct(this Version v, out int major, out int minor, out int build, out int revision)
{
major = v.Major;
minor = v.Minor;
build = v.Build;
revision = v.Revision;
}
}
var version = Version.Parse("1.2.3.4");
var (major, minor, build, _) = version;
// Prints: 1.2.3
Console.WriteLine($"{major}.{minor}.{build}");
解构使用“鸭子类型（duck-typing）”的方法：如果编译器可以找到一个方法调用Deconstruct给定的类型 - 实例方法或扩展方法 - 类型即是可解构的。
元组别名
一旦您开始使用元组，很快就会意识到想在源代码的多个地方“重用”一个元组类型，但这并没有什么问题。首先，虽然C#不支持给定类型的全局别名，不过您可以使用“using”别名指令，它会在一个文件中创建一个别名；其次，您不能将元组指定别名：
//您不能这样做：编译错误 using Point = (int x, int y); // 但是您可以这样做 using SetOfPoints = System.Collections.Generic.HashSet<(int x, int y)>;
github上有一个关于“使用指令中的元组类型”的讨论。所以，如果您发现自己在多个地方使用一个元组类型，你有两个选择：保持复制粘贴或创建一个命名的类型。
命名规则
下面是一个有趣的问题：我们应该遵循什么命名规则来处理元组元素？Pascal规则喜欢ElementName还是骆峰规则elementName？一方面，元组元素应该遵循公共成员的命名规则（即PascalCase），但另一方面，元组只是包含变量的变量，变量应该遵循骆峰规则。
如果元组被用作参数或方法的返回类型使用PascalCase规则，并且如果在函数中本地创建元组使用camelCase规则，可以考虑使用基于用法和使用的不同命名方案。但我更喜欢总是使用camelCase。
总结
我发现元组在日常工作中非常有用。我需要不止一个函数返回值，或者我需要把一对值放入一个哈希表，或者字典的Key非常复杂，我需要用另一个“字段”来扩展它。
我甚至使用它们来避免与方法类似的ConcurrentDictionary.TryGetOrAdd的闭包分配，需要额外的参数。在许多情况下，状态也是一个元组。
该功能是非常有用的，但我还想看到一些增强功能：
- 全局别名：能够“命名”一个元组并在整个程序集中使用它们。
- 在模式匹配中解构一个元组：
out var、case var语法。 - 使用运算符
==进行相等比较。
