//build/2016 - The Future of C#

問題與答案 (FAQ)

Q&A 類別 A: 概念理解類

A-Q1: 什麼是 C# 的 syntactic sugar？

• A簡: 編譯期語法糖，讓程式更簡潔易讀；不需新 Runtime，由編譯器展開為等價程式。
• A詳: Syntactic sugar 指語言提供的簡化語法，目的是提升可讀性、降低樣板程式碼的噪音，但不改變底層語意與執行模型。文章中的 C# 7 功能（如 Tuples、Records、Pattern Matching）多屬此類：由編譯器在編譯階段展開為既有結構（如 is/as/if、類別屬性、泛型 Tuple 等），因此不需要新的 Runtime 支援，產物仍可在既有平台執行。優點是讓意圖更直接，維護性與溝通成本顯著下降。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q2, A-Q15, B-Q13

A-Q2: 為什麼 C# 7 的變更多屬於語法糖？

• A簡: 變更可由編譯器完成展開，無需新執行時；主打可讀性與開發效率。
• A詳: 該場次（Build/2016）介紹的 C# 7 新語法，多數在編譯器層就能完成轉換，例如 Pattern Matching 轉為 is/as 與 if 結構、Records 轉為只讀屬性與等值比較實作、Tuples 轉為封裝型別。因為語意與執行行為能用既有語言/CLR 組合實現，故不需新 Runtime。重點不在效能提升，而是讓程式結構更貼近思維與意圖，減少重複而機械的樣板程式。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: B-Q13, A-Q1, A-Q23

A-Q3: C# 7（預覽）主要新功能有哪些？

• A簡: 亮點含 Tuples、Records、Pattern Matching；多為語法糖，提升表達力與可讀性。
• A詳: 文中聚焦三項：Tuples（能以具名元素一次回傳多個值，亦可直接建立 Tuple 常值）、Records（只含唯讀屬性的資料型別，具不可變性與值相等特性，支援 with 複製更新）、Pattern Matching（在 switch/if 中同時做型別判定與轉型，並可加 when 條件）。會上提到其他特性，但作者重點評論此三者。預覽版中 IDE/編譯器以條件啟用，且當時對 Tuples/Records 支援尚未完整。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q4, A-Q11, A-Q18

A-Q4: 什麼是 Tuple Literal？

• A簡: 以(元素:值)建立具名多值，回傳或賦值更直觀，提升可讀性。
• A詳: Tuple Literal 讓開發者用 (width: 800, height: 600) 直接建立具名元素的 Tuple，或作為方法回傳型別 (int Width, int Height)。相較 System.Tuple<T1,T2> 的 Item1/Item2，具名元素讓程式更易讀、更貼近意圖。它是語法糖，預期編譯後成為對應型別或生成類別，效能與既有作法相當。除回傳值外，也可直接用於變數初始化、集合元素等場景。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q5, A-Q8, C-Q1

A-Q5: 為什麼需要多重回傳值（Tuples）？

• A簡: 解決單一回傳限制，避免靠 out/ref 或臨時類別包裝的冗長。
• A詳: 許多 API 同時需回傳多項資訊，若受限單一回傳值，常被迫使用 out/ref、例外或自訂包裝類別，導致可讀性差與維護成本高。文中以 C 的 getchar 回傳 int/EOF 例子說明歷史包袱。C# 7 的 Tuples 允許一次回傳多個具名值，簡化程式與 API 使用。同時保留強型別與直覺性，減少樣板與暫存變數，讓邏輯更貼近開發者思維。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q4, A-Q7, A-Q10

A-Q6: 為何 C 語言的 getchar 會回傳 int 而非 char？

• A簡: 需同時表達字元與 EOF 狀態，只能擴大型別為 int 容納特別碼。
• A詳: 早期語言僅支援單一回傳值，需同時傳遞字元與結束狀態，導致 API 妥協設計：getchar 回傳 int，以容納 EOF 與合法字元值。這反映「只能回傳單一值」造成的設計不便。C# 7 引入 Tuples 後，類似需求可用具名多值回傳，以直覺方式承載資料與狀態訊息，避免不必要的類型擴張與轉型混淆。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q5, A-Q7

A-Q7: C# 中傳回多值的傳統做法有哪些？

• A簡: 自訂類別封裝、out/ref 參數、System.Tuple；各有取捨。
• A詳: 三種常見路徑：1) 自訂類別（語意清楚但需宣告類別，重用度低時繁瑣）；2) out/ref（可行但不直覺，需先建暫存變數，呼叫端樣板多）；3) System.Tuple<T1,T2>（省去宣告，但成員名為 Item1/Item2，可讀性差）。C# 7 的具名 Tuples 綜合優點，保留強型別與直觀命名，使 API 與呼叫端更簡潔。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q4, A-Q8, C-Q3

A-Q8: Tuple Literal 與 System.Tuple<T1,T2> 有何差異？

• A簡: Literal 具名元素、語意清楚；System.Tuple 以 Item1/2 命名，較不易讀。
• A詳: System.Tuple<T1,T2> 提供多值包裝能力，惟成員固定為 Item1、Item2，不利語意表達。Tuple Literal 允許具名，如 Width、Height，直接反映資料意義。兩者本質皆為封裝多值，C# 7 的 Literal 屬語法糖，編譯器會展開為實際型別或生成類別，效能無顯著差異；優勢在於易讀性與開發體驗。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: C-Q1, A-Q4, A-Q9

A-Q9: Tuples 與自訂類別封裝的差異？

• A簡: Tuples 輕量、快速表達多值；類別封裝語義完整、可擴充。
• A詳: Tuples 適合一次性、多值快速傳遞，不需額外型別檔案，具名元素即可充分表意；自訂類別則適合領域模型或需附加行為、驗證、方法時，能完整封裝不變式與邏輯。若只為單次使用而宣告類別，會污染命名空間並增加維護負擔；反之，長期重用與複雜語意則建議用類別。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q11, A-Q14, D-Q4

A-Q10: Tuples 與 out/ref 參數的差異？

• A簡: Tuples 以回傳值承載多值；out/ref 需預先變數與顯式傳址。
• A詳: out/ref 方式語意上不是「回傳」，呼叫端需準備變數並以傳址方式帶入，閱讀與維護成本高，且不易連鎖組合。Tuples 直接以回傳值承載多個具名元素，呼叫端更直覺、免預建暫存變數，符合函數式風格。除非需與既有 API 相容，否則新設計建議以 Tuples 取代 out/ref。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q7, C-Q3, D-Q5

A-Q11: 什麼是 Record Type？

• A簡: 僅含唯讀屬性的資料型別，預設不可變，支援值相等與 with 更新。
• A詳: Record Type 是一種專注於資料的型別，通常只含唯讀屬性，建構後即不可變（immutable）。它自動實作 IEquatable，以屬性值比較判定相等，便於比對。C# 7（預覽提案）提供精簡宣告如 class Person(string First, string Last);，並以 with 建立修改後的新實例，適合表述資料快照、查詢結果或領域值物件。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q12, A-Q15, C-Q4

A-Q12: 為什麼需要 Record Type？

• A簡: 降低資料型別宣告成本，保留強型別、值相等與不可變帶來的安全性。
• A詳: 實務上資料表/查詢結果常需對應型別；若每次都宣告完整類別，樣板多且難維護。Record Type 提供最小語法成本建立資料型別，仍具強型別、不可變性與值相等（便於比對、快取鍵）。當資料以快照方式流動（例如 DB/JSON 轉物件）而非承載行為時，Record Type 提升表意與穩定性。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q11, A-Q14, B-Q7

A-Q13: Record 與一般類別有何差異？

• A簡: Record 聚焦資料且不可變；類別可含方法/狀態，預設可變更。
• A詳: 一般類別（class）可封裝狀態、行為與不變式，多用於領域模型與行為封裝。Record 聚焦資料，屬性唯讀、物件不可變，藉 with 建立新物件，適合資料傳輸與快照。Record 自動提供值相等比較，類別預設採參考相等。選擇時應依需求：需行為與封裝用類別；僅資料表述用 Record。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q11, A-Q15, B-Q7

A-Q14: Record 與 Tuple 的差異？

• A簡: Record 表達具名資料模型且值相等；Tuple 輕量多值傳遞。
• A詳: Tuple 重在「同時傳遞多值」，宣告與使用輕量；Record 則建模清楚的資料結構，內建不可變與值相等，且可繼承。Tuple 適合短生命、一過性資料；Record 適合跨層或重用的資料協定。若需要語義鮮明、比較相等或擴展階層，用 Record；只需快速帶回幾個值，用 Tuple。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q4, A-Q11, B-Q9

A-Q15: 什麼是不可變物件（Immutable Objects）？

• A簡: 建立後狀態不可改變；更新以新實例取代，提升安全與預測性。
• A詳: 不可變物件的屬性在建構後不能再變動，任何「修改」動作都回傳新物件。好處是避免共享狀態帶來的同步/推理困難，特別適合多執行緒、快照、函數式風格。Record 自然適配此模式，with 語法可便捷產生修改後的新實例。代價是可能產生較多短生命個體，但換得可讀性與穩定性。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q11, C-Q4, D-Q7

A-Q16: Record 為何支援值相等（Value Equality）？

• A簡: 內建 IEquatable，依屬性值比較相等，利於比對與快取。
• A詳: 值相等表示兩個物件若屬性值完全相同，即判定相等。Record 的目標是表述資料，因此比對語意應依內容而非參考位址。自動實作 IEquatable 讓 Record 可直接做相等比對，用於集合查找、快取鍵或重複資料判定都更直覺可靠，降低額外覆寫 Equals/HashCode 的成本。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q8, A-Q13

A-Q17: Record 的 with 語法有何用途？

• A簡: 以既有物件為基底，複製並修改指定屬性，產生新不可變實例。
• A詳: 因 Record 不可變，直接設值會違反設計。with 語法提供淺拷貝並覆寫指定屬性的便捷手段，像字串的不可變更新：var child = parent with { First = “Peter” }。這保留不可變優勢，同時讓狀態推導清晰且具合成性，常用於資料流程中逐步累積或變更欄位值。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: C-Q4, B-Q7, D-Q7

A-Q18: 什麼是 Pattern Matching？

• A簡: 在判斷時同時做型別測試、轉型與屬性條件匹配的語法。
• A詳: Pattern Matching 讓開發者在 switch/if 中，以「case 類型 變數」或「is 類型 變數」同時完成型別判斷與安全轉型，並可加 when 條件匹配屬性值。這消除了過去先 is 再 cast 的樣板，以及多個暫存變數，讓邏輯更緊湊直觀，尤其處理異質集合、過濾特定資料形態時非常實用。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q19, B-Q2, C-Q5

A-Q19: 為什麼需要 Pattern Matching？

• A簡: 降低 is/cast 樣板、減少暫存變數，讓意圖直接映射程式結構。
• A詳: 傳統做法需先 is 判斷、再明確轉型、接著執行條件分支，造成程式冗長且易錯。Pattern Matching 將這些動作合而為一，支援 when 條件進一步篩選，讓邏輯聚焦在「要處理的形狀/條件」，而非「如何取得型別」。結果是可讀性、維護性提升，並減少機械式錯誤（如轉型順序不當）。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: B-Q3, C-Q7, D-Q3

A-Q20: switch 版與 if 版 Pattern Matching 有何差異？

• A簡: 語意相同，差在結構表達；switch 適合多分支，if 適合少量條件。
• A詳: 兩者皆可「測型別＋賦名＋條件過濾」。switch 將多種模式集中，便於瀏覽與維護；if/else 適合少量情境或需要更靈活控制流程時。實際編譯器會將 switch 展開為等價 if/else，因此效能差異不大；選擇重點是可讀性與意圖清晰度。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q2, C-Q5, C-Q7

A-Q21: when 子句在 Pattern Matching 中扮演什麼角色？

• A簡: 為匹配條件加上屬性過濾，使「型別＋狀態」同時成立才進入分支。
• A詳: 僅有型別檢查常不足以描述需求，例如只處理高度>5的形狀。when 允許在匹配型別後，立即以成員值再做布林判斷。這讓「樣式」可同時描述型別與內容狀態，避免先型別分支後再巢狀 if 的冗長。其評估順序為：型別匹配成功後，再評估 when 條件。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q6, C-Q6, D-Q6

A-Q22: Pattern Matching 與多型（Polymorphism）如何取捨？

• A簡: 重用與封裝選多型；一次性資料處理選 Pattern Matching。
• A詳: 多型透過虛擬方法封裝行為，主程式乾淨，利於重用與擴展；代價是需建立類別階層與方法。Pattern Matching 適合一次性資料處理、外部資料來源（DB/JSON）無法封裝行為時，以直觀分支完成工作。若有多處需呼叫相同行為，優先以多型；僅在單點處理或資料式流程，選 Pattern Matching。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: C-Q5, D-Q9, B-Q10

A-Q23: 使用 Pattern Matching 會提升效能嗎？

• A簡: 不會。它是語法糖，編譯後展開為 is/as/if，主要提升可讀性。
• A詳: 文中以 IL/反編譯證實：Pattern Matching 編譯後即為傳統「as 轉型＋null 檢查＋條件判斷」的展開版本。故性能與既有寫法相當，不以效能為訴求。採用與否應以可讀性、維護性與錯誤率為考量，而非期望執行速度改善。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: B-Q2, B-Q14, D-Q8

A-Q24: C# 的 is、as 與顯式轉型差異是什麼？

• A簡: is 測型別，as 安全轉型回 null，顯式轉型失敗拋例外。
• A詳: is 僅判斷是否為指定型別；as 嘗試轉型，失敗回 null；顯式轉型失敗會拋 InvalidCastException。Pattern Matching 化繁為簡，同步完成 is 與賦名，避免顯式轉型與多餘暫存變數。若使用傳統寫法，建議優先 as + null 判斷，降低例外成本與風險。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: D-Q3, C-Q7, B-Q18

A-Q25: TryParse 範式與 Pattern Matching 有何關聯？

• A簡: 皆將多步驟操作合併為一次呼叫/判斷，提升原子性與可讀性。
• A詳: TryParse 同時涵蓋格式檢查與解析，避免先判斷再解析的樣板。Pattern Matching 類似地合併「測型別＋轉型＋條件」，減少重複與錯誤點。兩者都將常見「先判斷後操作」的搭配，凝聚成不可分割的原子行為，讓程式更直觀且安全。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q12, A-Q19

A-Q26: 為何文中強調 C# 7 功能不需新 Runtime？

• A簡: 因屬編譯器層次的語法展開，產物仍是舊平台可理解的中介碼。
• A詳: 新語法（Tuples/Records/Pattern Matching）能以既有語言結構與 CLR 指令實現，編譯器負責展開為等價代碼，無需新增執行時支援。這意味著編出來的程序集可在舊平台上執行（相容性良好）。這也解釋了為何 VS 預覽只需啟用語言實驗旗標即可體驗。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: B-Q13, C-Q8

A-Q27: Visual Studio 15 Preview 對 C# 7 的支援狀態？

• A簡: 預覽支援多數語法，當時 Tuples/Records 尚未完整；需啟用旗標。
• A詳: 文中指出 VS 15 Preview 已內建 C# 7 支援，但預設關閉，需以條件編譯符號開啟。當時 Tuples 與 Records 的支援尚未完整，其餘語法可體驗。因此若遇到部分語法無法編譯，可能是因工具階段性限制，非語法概念本身問題。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: C-Q8, D-Q2

A-Q28: 啟用 C# 7 預覽需做哪些事（概念面）？

• A簡: 在專案的條件式編譯符號加入 DEMO、DEMO_EXPERIMENTAL。
• A詳: VS 15 Preview 中，語言新特性以實驗旗標管控。需在專案屬性＞Build＞Conditional compilation symbols 增加 DEMO 與 DEMO_EXPERIMENTAL 以啟用。此為 IDE/編譯器層面的開關，並不影響 Runtime。實作步驟詳見應用類問題。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: C-Q8, D-Q1

A-Q29: C# 7 的變化是否受 JavaScript/JSON 影響？

• A簡: 作者觀察語法更利於建立/處理資料結構，與 JS/JSON 寫法趨近。
• A詳: 文中觀察近年 JS/JSON 盛行，使「以程式語言直接描述結構化資料、快速比對過濾」成為常態。C# 引入 Tuples/Records/Pattern Matching，降低建立資料結構成本、提升條件匹配表達力，讓在程式中處理大量資料更簡潔。雖非取代 JSON，但在語言內部的資料操作體驗顯著改善。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: B-Q20, A-Q12, A-Q18

A-Q30: 為何語法糖能提升維護性與可讀性？

• A簡: 讓程式結構貼合思維，少樣板與暫存，降低錯誤與溝通成本。
• A詳: 語法糖將常見「機械式」步驟（測型別、轉型、賦值、分支等）合併為單一、高層表述，讓代碼直接呈現意圖。減少暫存變數與重複樣板可壓低錯誤率與審查成本，亦讓重構更容易。在大型專案中，這種「語意密度」的提升往往比微幅效能更有價值。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q1, A-Q19, B-Q19

Q&A 類別 B: 技術原理類

B-Q1: Tuple Literal 背後如何運作？

• A簡: 屬語法糖，編譯器展開為實際型別/生成類別，效能近似既有作法。
• A詳: 文中推測 Tuple Literal 在編譯時會被展開為對應的封裝型別（可能為編譯器生成類型或既有 Tuple 型別），具名元素對應為可讀成員。目標是提供直觀命名與輕量使用體驗，而非改變底層執行機制。因此與用 System.Tuple 或自訂類別在運行效能上差異不大，主要價值在可讀性。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q4, A-Q23

B-Q2: 編譯器如何轉譯 Pattern Matching？

• A簡: 轉為 as 轉型與 null 檢查，再配合 if/else 及條件判斷。
• A詳: 文中以 IL 與反編譯示範：switch case 的 pattern 會展開為等價的 if/else；「case T x」轉為 as 嘗試轉型並檢查是否不為 null；when 條件則轉為後續布林判斷。最終生成的 C# 6 風格代碼即是顯式 as+if 流程。此證實其語法糖性質，並解釋為何效能近似傳統寫法。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q23, B-Q14, C-Q7

B-Q3: Pattern Matching 的執行流程為何？

• A簡: 先型別匹配與賦名，後評估 when，通過後進入對應分支執行。
• A詳: 以 switch 為例：對目標物件逐一嘗試各個 case 模式；每個 case 先嘗試 as 轉型成功即賦名，若有 when 再評估條件；兩者皆成立才執行分支。若失敗則繼續下一個 case。if 版則是依序測試多個 is/when。流程讓「型別＋內容」一次完成匹配。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q21, C-Q5

B-Q4: switch 中的 pattern case 與傳統 case 差別？

• A簡: 傳統比對常量/值；pattern case 針對型別並可賦名與加 when 條件。
• A詳: 傳統 switch case 多用於整數、字串等常量匹配。Pattern case 擴展至型別層級，允許「case 類型 名稱」同時做轉型與變數引入，並以 when 過濾屬性。這使 switch 可用於異質集合上的複雜分派，不再只有等值比對用途，語意表達力更強。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q20, A-Q21

B-Q5: if 版 Pattern Matching 與傳統 is/cast 的差異？

• A簡: is 可直接賦名，省去顯式轉型與暫存，降低樣板與錯誤。
• A詳: 傳統需 is 後再顯式轉型，順序錯誤易拋例外；或以 as + null 檢查但樣板冗長。Pattern Matching 讓 if (o is T x) 直接取得變數 x，緊接著就能使用，語句數下降、可讀性提升。功能等同，但可避免重複與轉型風險。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q24, C-Q7, D-Q3

B-Q6: when 條件的評估時機與規則？

• A簡: 先型別匹配成功再評估 when；為一般布林表達式，短路規則適用。
• A詳: 編譯器先完成 as 轉型並賦名，只有成功時才評估 when。when 本質是布林條件，與 if 相同，支持短路邏輯與成員存取。這確保條件評估有安全的類型上下文，不致於取值失敗，並讓條件與型別匹配緊密耦合。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q21, C-Q6

B-Q7: Record 的內部結構與不可變設計如何體現？

• A簡: 以唯讀屬性與建構子初始化，更新透過 with 回傳新實例。
• A詳: Record 的屬性僅提供 getter，值於建構或初始器設定；任何更新均以 with 輸出新物件，避免共享可變狀態。這與字串等不可變設計一致，利於多執行緒與快照處理。編譯器也會生成等值比較支援，強化其資料導向用途。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q11, A-Q17

B-Q8: Record 如何實作值相等（IEquatable）？

• A簡: 由編譯器生成以屬性值比較的 Equals/HashCode 實作。
• A詳: 為符合資料型別語意，Record 的相等性取決於成員值。編譯器生成 IEquatable.Equals 與對應 HashCode，以屬性逐一比對。這讓集合操作（含去重、快取鍵）表現符合直覺，也免去手寫易錯的相等邏輯。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q16, A-Q13

B-Q9: Record 與繼承的技術設計？

• A簡: 可形成資料導向的型別階層，仍維持不可變與值相等語意。
• A詳: 文中以 Geometry/Triangle/Rectangle/Square 範例示意 Record 可搭配繼承，構成多形資料族系。各子型別宣告其資料欄位，維持不可變、值相等。這種設計兼具清晰資料建模與靈活分派（可搭配 Pattern Matching）。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: A-Q14, C-Q5

B-Q10: 多型設計計算面積的流程與組件？

• A簡: 抽象基類宣告虛擬方法，各子類實作；迭代集合累加結果。
• A詳: 建立抽象 Geometry，定義抽象方法 GetArea；Triangle/Rectangle/Square 各自實作（如三角形用海龍公式）。使用時以 foreach 迭代集合並呼叫 s.GetArea() 累加。組件含：抽象基類、子類、虛擬分派與迭代器。主程式極簡，利於重用。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q22, C-Q5

B-Q11: Pattern Matching 計算面積的流程與組件？

• A簡: 用 Record 建模，switch 判斷型別並就地計算；可加 when 過濾。
• A詳: 各圖形以 Record 宣告必要屬性；遍歷集合後以 switch (s) case Triangle x: 等結構取得具名變數並計算面積；Rectangle/Square 類似處理。若需過濾（如高度>5）以 when 子句追加條件。組件含：記錄型別、switch pattern、條件過濾。適合一次性資料處理。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q18, C-Q5, C-Q6

B-Q12: 什麼是原子操作（以 TryParse 為例）？

• A簡: 將多步驟合併為單一呼叫，降低樣板與狀態不一致風險。
• A詳: TryParse 同時判斷格式與解析，成功回傳結果並以布林指出成功與否，避免「先判斷後解析」間的競態或樣板錯誤。Pattern Matching 亦採此設計精神，將型別檢查、轉型、條件一次完成，讓代碼更穩健且意圖明確。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q25, A-Q19

B-Q13: 為何新語法能在舊平台執行？

• A簡: 因為編譯為既有 IL 與語言結構，Runtime 無需改動。
• A詳: 編譯器僅在語法與語意層面做展開，產生符合現有 CLR 與語言版本可理解的 IL 與結構（如 is/as/if、屬性、泛型類型）。因此組件可在舊環境運行。這種語言演進策略避免破壞相容性，讓新特性更易採用。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q2, A-Q26

B-Q14: 從 IL 角度觀察 Pattern Matching 的展開？

• A簡: 可見 as 轉型、null 比對、條件跳轉，對等 if/else 流程。
• A詳: 使用 ILDASM 反組譯可觀察到編譯後的控制流：對每個可能型別嘗試 as，判斷是否為 null，再進入對應計算。when 條件成為後續比較與分支指令。反編譯成 C# 6 後更清晰地對映為 as+if/else。此驗證語法糖本質與執行等價性。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: B-Q2, C-Q9

B-Q15: Roslyn 如何促進語言新功能實驗？

• A簡: 編譯器與 IDE 開放化，語言特性可透過旗標在開發期切換。
• A詳: Roslyn 將編譯器平台化，IDE 能快速跟進語言功能。VS 15 Preview 以條件符號控制特性開關，讓開發者在不改動 Runtime 的情況下試用新語法並回饋。這種架構縮短語言演進與實務驗證的周期。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: A-Q27, C-Q8

B-Q16: Tuple Literal 直接建立變數的機制？

• A簡: 以 var size = (width:800,height:600) 產生具名多值。
• A詳: 除方法回傳，Tuple Literal 也可直接建立局部變數或作為集合元素。編譯器展開為實際封裝型別，具名成員可直覺取用。這讓在程式內部組裝與傳遞小型資料片段更快速，避免為一次性資料宣告類別。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: C-Q10, A-Q4

B-Q17: with 如何生成新 Record 實例？

• A簡: 以原物件為基底淺拷貝，覆寫指定屬性，回傳新不可變物件。
• A詳: 編譯器會生成一個以原屬性值為初始的建構流程，並將 with 區塊內指定的屬性覆寫為新值。由於屬性唯讀，不能原地賦值，因此必須透過這種「複製並修改」策略達成更新語義。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q17, C-Q4

B-Q18: is/as/顯式轉型的錯誤風險與安全性？

• A簡: 顯式失敗拋例外；as 需 null 檢查；is+賦名最簡潔安全。
• A詳: 顯式轉型若型別不符會拋例外，需外層 try/catch 或先判斷；as 安全但需手動 null 檢查，易遺漏；Pattern Matching 的 is T x 同時給出安全變數 x，降低樣板與失誤。針對可空場景，仍需注意變數有效範圍與分支完整性。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q24, D-Q3, C-Q7

B-Q19: Pattern Matching 如何提升可讀性？

• A簡: 合併型別檢查、轉型、條件於單一語句，貼近問題描述。
• A詳: 將「找出 X 型別且滿足條件 Y 的資料」直接化為 case X v when Y:，比傳統多段式寫法更接近人類思考順序。減少暫存、縮排與控制流分散，使主邏輯更清晰。對審查、除錯與教學均大幅友善。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q19, A-Q30

B-Q20: 與 JSON/資料處理的語言結構演化關聯？

• A簡: 新語法讓建立/匹配資料形狀更容易，貼近現代資料導向開發。
• A詳: 當前應用廣泛依賴結構化資料（DB、JSON），語言若能低成本建構資料形狀（Tuples/Records）並高表意地匹配（Pattern Matching），就能讓商業邏輯更集中、代碼更短小。這是 C# 對資料導向趨勢的語言層回應。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: A-Q29, A-Q12

Q&A 類別 C: 實作應用類

C-Q1: 如何以 Tuple Literal 實作回傳多值的 GetSize？

• A簡: 宣告回傳型別為(int Width,int Height)，回傳(Width:800,Height:600)。
• A詳: 實作步驟：1) 宣告方法 (int Width,int Height) GetSize()；2) 回傳 (Width:800, Height:600)；3) 呼叫端 var s = GetSize(); 以 s.Width/s.Height 使用。程式碼： (int Width,int Height) GetSize(){ return (Width:800, Height:600);} 注意：具名元素讓語意清楚；此為語法糖，效能與既有封裝法近似。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q4, A-Q8

C-Q2: 如何重命名 Tuple 元素並存取？

• A簡: 在回傳型別與回傳值都標註名稱，如 (int W,int H) 與 (W:800,H:600)。
• A詳: 範例： (int W,int H) GetSize()=> (W:800,H:600); 呼叫端 var size=GetSize(); Console.WriteLine($”{size.W},{size.H}”); 關鍵：型別與實值兩處都可命名，建議一致以維持清晰。若省略名稱則以位置對應，失可讀性。避免與既有屬性名衝突。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q4, B-Q16

C-Q3: 如何用 out 參數傳回多值（傳統法）？

• A簡: 方法簽章含 out 參數；呼叫前宣告變數，呼叫時以 out 傳入。
• A詳: 範例：void GetSize(out int w,out int h){ w=800; h=600;} 呼叫：int w,h; GetSize(out w,out h); 優點：無需新語法；缺點：不直覺、需暫存變數、可讀性差。若可選，用 Tuples 取代以提升清晰度。注意：確保所有 out 皆賦值，避免未初始化錯誤。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q10, D-Q5

C-Q4: 如何宣告 Record Person 並用 with 更新？

• A簡: 宣告 class Person(string First,string Last); 用 with 產生修改後新物件。
• A詳: 步驟：1) 宣告：class Person(string First,string Last); 2) 建立：var me=new Person{First=”Andrew”,Last=”Wu”}; 3) 更新：var child=me with { First=”Peter” }; 注意：Record 屬性唯讀、物件不可變；with 生成新實例。最佳實踐：用於資料快照與比較場景，避免共享可變狀態。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q11, A-Q17

C-Q5: 如何以 Record＋Pattern Matching 計算多形狀總面積？

• A簡: 建模 Geometry 階層，switch(s) case 型別計算面積並累加。
• A詳: 程序：1) 宣告記錄：class Geometry(); class Triangle(int S1,int S2,int S3):Geometry; class Rectangle(int W,int H):Geometry; class Square(int W):Geometry; 2) 準備 List；3) 遍歷並 switch(s){ case Triangle x: /*海龍公式*/; case Rectangle x: total+=x.W*x.H; case Square x: total+=x.W*x.W; } 注意：必要時用 when 過濾；避免重複計算邏輯分散。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q11, A-Q22

C-Q6: 如何在 Pattern Matching 中用 when 過濾高度>5？

• A簡: 在各 case 加 when 條件，如 case Rectangle x when x.Height>5:。
• A詳: 範例：switch(s){ case Triangle x when x.Side1>5: …; case Rectangle x when x.Height>5: …; case Square x when x.Width>5: …;} 步驟：1) 先型別匹配；2) 加 when 表達式；3) 分支內安全使用成員。注意：when 僅在型別匹配成功後評估；條件應避免副作用。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q21, B-Q6

C-Q7: 如何把 is/cast 代碼重構為 Pattern Matching？

• A簡: 將 if (o is T) { var x=(T)o; } 改為 if (o is T x) { … }。
• A詳: 步驟：1) 將 is 與顯式轉型合併為 is T x；2) 移除多餘暫存與重複轉型；3) 若有條件，改放入 when 或分支的 if；4) 多分支時用 switch（可讀性更佳）。注意：檢查所有轉型點，確保語意不變。好處：簡潔、安全、難以誤序造成例外。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: B-Q5, D-Q3

C-Q8: 如何在 VS 15 Preview 啟用 C# 7 新語法？

• A簡: 於專案屬性＞Build 加入 DEMO、DEMO_EXPERIMENTAL 符號。
• A詳: 具體：1) 開啟 專案＞屬性＞Build；2) 在 Conditional compilation symbols 增加 DEMO 與 DEMO_EXPERIMENTAL；3) 儲存並重建；4) 編輯器不再標紅，語法可用。注意：當時 Tuples/Records 支援尚未完整；確保正確方案組態（Debug/Release）下皆設定。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q27, D-Q1

C-Q9: 如何用 ILDASM/Reflector 檢視展開結果？

• A簡: 編譯後以 ILDASM 看 IL，或用 .NET Reflector 反編譯為較舊 C#。
• A詳: 步驟：1) 產生可執行檔；2) 開 ILDASM 載入檔案，觀察方法 IL；3) 可另用 .NET Reflector 將產物反編譯為 C# 6，以便理解展開；4) 對照原始碼驗證語法糖行為。注意：反編譯結果可能不含新語法，屬工具預期；僅作行為驗證之用。
• 難度: 中級
• 學習階段: 進階
• 關聯概念: B-Q14, A-Q23

C-Q10: 如何用 Tuple 直接建立具名變數作其他用途？

• A簡: var size=(width:800,height:600); 之後以 size.width 取用。
• A詳: 程式碼：var size=(width:800, height:600); Console.WriteLine(size.width); 用途：快速暫存多值、在 LINQ/局部計算中傳遞小資料片段。注意：保持命名一致性，避免魔法數字；必要時以註解輔助語意；若跨方法且需語意穩定，考慮用 Record。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: B-Q16, A-Q4

Q&A 類別 D: 問題解決類

D-Q1: 啟用新語法後仍顯示語法錯誤怎麼辦？

• A簡: 檢查 VS 版本、條件式符號是否正確設定，重整清理後重建。
• A詳: 症狀：pattern/record/tuple 標紅或無法編譯。原因：未使用 VS 15 Preview；未於專案 Build 加入 DEMO、DEMO_EXPERIMENTAL；符號僅設於單一組態；快取未更新。解法：確認 VS 版本、於所有組態加入符號、Clean/Rebuild。預防：專案模板/文件記載設定步驟，避免遺漏。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: C-Q8, A-Q27

D-Q2: Tuples 或 Records 在 Preview 中無法編譯？

• A簡: 當時支援未完整屬預期；改用替代寫法或等待工具更新。
• A詳: 症狀：Tuple/Record 語法無法透過編譯。原因：VS 15 Preview 時期尚未完整支援此兩者。解法：以 System.Tuple 或暫時自訂類別/不可變類別取代；或僅在支援的專案中實驗。預防：關注版本說明，避免在正式專案中使用未完成的實驗特性。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q27, C-Q3

D-Q3: 使用 is 後仍發生 InvalidCastException？

• A簡: 可能先做顯式轉型；改用 is T x 或 as＋null 檢查確保安全。
• A詳: 症狀：判斷型別後轉型仍例外。原因：轉型順序/路徑錯誤、空值未檢查。解法：改用 if (o is T x) 直接取得 x；或 var x=o as T; if (x!=null)…；避免顯式轉型。預防：統一採 Pattern Matching；寫法審查規範避免誤用。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q24, C-Q7

D-Q4: System.Tuple 的 Item1/Item2 可讀性差怎麼改善？

• A簡: 改用具名 Tuple Literal，或宣告語義清楚的 Record。
• A詳: 症狀：閱讀 Item1/Item2 難以理解含義。原因：通用容器缺乏語意。解法：以 (width:…, height:…) 的 Tuple Literal 命名，或宣告 Record Size(int Width,int Height)。預防：API 設計時優先提供具名元素或資料型別，減少通用欄位。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q8, C-Q1, C-Q4

D-Q5: out/ref 傳回多值造成混亂如何改善？

• A簡: 改以 Tuples 作為回傳值，呼叫端更直覺且免暫存。
• A詳: 症狀：呼叫前要建多個變數、邏輯分散。原因：out/ref 不直覺，語意非回傳。解法：以 (T1 A,T2 B) 回傳，呼叫端 var (a,b)=… 或以具名成員使用。預防：新 API 優先設計為 Tuples；僅為相容時保留 out/ref。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q10, C-Q3

D-Q6: when 條件不生效或順序錯亂怎麼診斷？

• A簡: 確認型別先匹配成功，再檢查 when 條件邏輯與 case 順序。
• A詳: 症狀：條件未命中。原因：型別不符、when 條件錯、case 遮蔽後續分支。解法：加入日誌檢查型別；簡化 when；調整 case 由具體到一般，最後 default。預防：保持條件無副作用，撰寫單元測試覆蓋邊界值。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q21, C-Q6

D-Q7: 修改 Record 屬性卻沒有改到原物件？

• A簡: Record 不可變；需用 with 生成新實例並替換使用處。
• A詳: 症狀：設值無效。原因：Record 屬性唯讀，物件不可變。解法：使用 var newObj=oldObj with { Prop=newVal }; 並以 newObj 繼續流程。預防：在團隊中宣導 Record 的不可變語意，避免誤用賦值；命名與註解強化認知。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: A-Q15, C-Q4

D-Q8: 重構為 Pattern Matching 後效能未改善？

• A簡: 屬語法糖，等價展開；價值在可讀性與維護性，而非效能。
• A詳: 症狀：期望變快但無感。原因：編譯器展開為等價 as/if，效能近似。解法：將重構目標轉為「簡化代碼與降低錯誤」。若需效能，尋找演算法/資料結構優化或避免重複計算。預防：於設計審查中澄清採用目的。
• 難度: 初級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q23, B-Q2

D-Q9: 何時應選擇多型而非 Pattern Matching？

• A簡: 當行為需重用、封裝與擴展時，優先多型；一次性處理用匹配。
• A詳: 症狀：邏輯在多處出現或需被覆寫。原因：Pattern Matching 將行為散落在分支中。解法：拉回抽象基類虛擬方法，統一在型別內封裝；主程式只呼叫方法。預防：根據重用與演進需求選策略，避免提前或過度抽象。
• 難度: 中級
• 學習階段: 核心
• 關聯概念: A-Q22, B-Q10

D-Q10: 設定條件式符號後仍不起作用？

• A簡: 確認設定在正確專案與組態，注意拼字，清理快取重建。
• A詳: 症狀：已設定符號但語法仍不可用。原因：設到錯誤專案、只在 Debug/Release 之一、拼字錯、IDE 快取。解法：兩個符號皆加入所有組態；核對拼字；清除/重建；重啟 IDE。預防：以解決方案層級文件記錄設定步驟與檢查清單。
• 難度: 初級
• 學習階段: 基礎
• 關聯概念: C-Q8, D-Q1

學習路徑索引

• 初學者：建議先學習 15 題
  • A-Q1: 什麼是 C# 的 syntactic sugar？
  • A-Q2: 為什麼 C# 7 的變更多屬於語法糖？
  • A-Q3: C# 7（預覽）主要新功能有哪些？
  • A-Q4: 什麼是 Tuple Literal？
  • A-Q5: 為什麼需要多重回傳值（Tuples）？
  • A-Q7: C# 中傳回多值的傳統做法有哪些？
  • A-Q8: Tuple Literal 與 System.Tuple<T1,T2> 有何差異？
  • A-Q11: 什麼是 Record Type？
  • A-Q15: 什麼是不可變物件（Immutable Objects）？
  • A-Q18: 什麼是 Pattern Matching？
  • A-Q20: switch 版與 if 版 Pattern Matching 有何差異？
  • A-Q21: when 子句在 Pattern Matching 中扮演什麼角色？
  • C-Q1: 如何以 Tuple Literal 實作回傳多值的 GetSize？
  • C-Q4: 如何宣告 Record Person 並用 with 更新？
  • C-Q8: 如何在 VS 15 Preview 啟用 C# 7 新語法？
• 中級者：建議學習 20 題
  • A-Q9: Tuples 與自訂類別封裝的差異？
  • A-Q10: Tuples 與 out/ref 參數的差異？
  • A-Q12: 為什麼需要 Record Type？
  • A-Q13: Record 與一般類別有何差異？
  • A-Q14: Record 與 Tuple 的差異？
  • A-Q19: 為什麼需要 Pattern Matching？
  • A-Q22: Pattern Matching 與多型（Polymorphism）如何取捨？
  • A-Q23: 使用 Pattern Matching 會提升效能嗎？
  • A-Q24: C# 的 is、as 與顯式轉型差異是什麼？
  • B-Q2: 編譯器如何轉譯 Pattern Matching？
  • B-Q3: Pattern Matching 的執行流程為何？
  • B-Q5: if 版 Pattern Matching 與傳統 is/cast 的差異？
  • B-Q7: Record 的內部結構與不可變設計如何體現？
  • B-Q8: Record 如何實作值相等（IEquatable）？
  • B-Q11: Pattern Matching 計算面積的流程與組件？
  • C-Q5: 如何以 Record＋Pattern Matching 計算多形狀總面積？
  • C-Q6: 如何在 Pattern Matching 中用 when 過濾高度>5？
  • C-Q7: 如何把 is/cast 代碼重構為 Pattern Matching？
  • D-Q3: 使用 is 後仍發生 InvalidCastException？
  • D-Q5: out/ref 傳回多值造成混亂如何改善？
• 高級者：建議關注 15 題
  • A-Q29: C# 7 的變化是否受 JavaScript/JSON 影響？
  • A-Q30: 為何語法糖能提升維護性與可讀性？
  • B-Q1: Tuple Literal 背後如何運作？
  • B-Q4: switch 中的 pattern case 與傳統 case 差別？
  • B-Q9: Record 與繼承的技術設計？
  • B-Q12: 什麼是原子操作（以 TryParse 為例）？
  • B-Q13: 為何新語法能在舊平台執行？
  • B-Q14: 從 IL 角度觀察 Pattern Matching 的展開？
  • B-Q15: Roslyn 如何促進語言新功能實驗？
  • B-Q20: 與 JSON/資料處理的語言結構演化關聯？
  • C-Q9: 如何用 ILDASM/Reflector 檢視展開結果？
  • D-Q2: Tuples 或 Records 在 Preview 中無法編譯？
  • D-Q6: when 條件不生效或順序錯亂怎麼診斷？
  • D-Q8: 重構為 Pattern Matching 後效能未改善？
  • D-Q9: 何時應選擇多型而非 Pattern Matching？