18 扩展索引和切片

2025-09-12

查看说明： 此新子句（目前（§18）暂时放置在此处，以避免由于在 PR 不受影响章节和子句中重新编号而发生文本更改。尚未确定其最终位置，但在数组（§17）和接口（§19）章节之间可能适用 - 可以在评审期间建议其他位置。稍后只需对它进行简单的编辑 clauses.json即可重新定位。

18.1 常规

此子句为构建的 扩展可索引 和 可切片集合类型引入了模型：

此子句 System.Index （§18.2）和 System.Range （§18.3）中引入的类型：
预定义的一元 ^ 运算符（§12.9.6）和二进制 .. （§12.10）运算符;和
element_access表达式。

在模型中，类型被归类为：

如果集合表示一组元素，则为集合
如果 扩展的可索引 集合支持 element_access 表达式，该表达式具有返回和/或设置类型单个元素的 Index 单个参数表达式（按值或引用）;以及
如果 扩展的可切片 集合支持 element_access 表达式，该表达式具有一个类型 Range 参数表达式，该表达式按值返回类型元素的切片。

注意：模型不需要可以设置类型的切片，但类型可能支持它作为模型的扩展。尾注

单维数组（§12.8.12.2）和字符串（§12.8.12.3）支持模型。

该模型可由任何类、结构或接口类型支持，该类型提供实现模型语义的相应索引器（§15.9）。

为不直接支持模型但提供特定 成员模式 （§18.4）的类型提供隐式支持。此支持是基于模式的，而不是基于语义的，因为假定其所基于的类型成员的语义 – 该语言不强制或检查这些类型成员的语义。

出于此子句的目的，定义了以下术语：

集合是表示一组元素的类型。
可计数集合是一个可计数属性int，它提供一个 -valued 实例属性，其值是组中当前元素的数目。此属性应命名为或 LengthCount。如果两者都存在，则选择前者。
序列或可索引类型是集合：
- 这是可计数的;
- 如果每个元素都可以使用具有单个必需int参数的element_access表达式进行访问，则允许从头开始索引访问其他可选参数;
- 如果也可以使用element_access表达式设置每个元素，则序列是可修改的;
- 元素的 from-start 索引是序列中元素之前的元素数，对于包含 N 个元素的序列：
  - 第一个元素和最后一个元素的索引分别为 0 和 N-1，以及
  - 过去结束索引（表示最后一个索引之后的假设元素）具有值 N。
从端索引表示相对于过去结束索引的序列中元素的位置。对于包含 N 元素的序列，第一个、最后一个和过去结束的索引分别为 N、1 和 0。
范围是从序列中的任何索引处开始的连续运行，即零个或多个索引。
切片是区域内元素的集合。
可切片集合是一个：
- 可计数;
- 提供一个方法 Slice ，该方法采用两 int 个参数来指定一个范围，分别作为起始索引和元素计数，并返回从区域中的元素构造的新切片。

上述定义已扩展供使用 Index ， Range 如下所示：

如果支持采用单个必需Index参数而不是参数的element_access表达式，则类型也是一个int序列。在需要区分的情况下，类型称为 可扩展索引。
如果采用单个必需Range参数（而不是Slice方法）的element_access表达式，则类型也可以切片。如果需要区分，类型称为 扩展切片。

类型是否被归类为可计数、可索引或可切片，都受成员可访问性（§7.5）的约束，因此取决于所使用的类型。

示例：一种类型，其中可计数属性和/或索引器 protected 只是其自身成员和任何派生类型的序列。 示例结束

要限定为序列或可切片的类型所需的成员可以继承。

示例：在以下代码中
public class A
{
    public int Length { get { … } }
}

public class B : A
{
    public int this(int index) { … }
}

public class C : B
{
    public int[] Slice(int index, int count) { … }
}
类型 A 可计数， B 是一个序列，可 C 切片，也是一个序列。

示例结束

注意:

由于缺少（可访问）索引器，类型可以切片，而无需编制索引。

要使类型可切片和/或可索引，需要类型可计数。

虽然序列的元素按序列中 的位置 进行排序，但元素本身不需要按其值进行排序，甚至按可排序。

尾注

18.2 索引类型

该 System.Index 类型表示一个抽象索引，它是 从头索引 或 从端索引。

    public readonly struct Index : IEquatable<Index>
    {
        public int Value { get; }
        public bool IsFromEnd { get; }

        public Index(int value, bool fromEnd = false);

        public static implicit operator Index(int value);
        public int GetOffset(int length);
        public bool Equals(Index other);
    }

Index 值是从一个 int构造的，指定非负偏移量，以及一个 bool，指示偏移量是来自结束（true）还是开始（false）。如果指定的偏移量为负 ArgumentOutOfRangeException 值，则会引发。

示例

Index first = new Index(0, false); // first element index
var last = new Index(1, true);     // last element index
var past = new Index(0, true);     // past-end index

Index invalid = new Index(-1);     // throws ArgumentOutOfRangeException

示例结束

从中生成自开始索引的隐式转换intIndex，以及从其生成自结束索引的语言定义的一元运算符^（§12.9.6）。intIndex

示例

可以使用隐式转换和一元 ^ 运算符编写上述示例：
Index first = 0; // first element index
var last = ^1;   // last element index
var past = ^0;   // past-end index
示例结束

该方法GetOffset从抽象Index值转换为指定length序列的具体int索引值。如果值为 from-end，则此方法返回的值与相同，否则返回的值与相同。

此方法不检查返回值是否在有效范围内0（含）。length-1

注意： 未指定检查，因为预期使用结果将索引到具有 length 元素的序列中，并且索引作应执行适当的检查。尾注

Index IEquatable<Index>根据抽象值可以比较实现和值是否相等;Index如果两个值相等且仅当各自的Value和IsFromEnd属性相等时，两个值是相等的。但是 Index ，不会对值进行排序，也没有提供其他比较作。

注意：Index 值是无序的，因为它们是抽象索引，因此通常无法确定从结束索引之前还是之后，而不引用序列长度。一旦转换为具体索引，例如 GetOffset，这些具体索引是可比的。尾注

Index值可以直接用于element_access表达式（§12.8.12）的argument_list，即：

数组访问和目标是单维数组（§12.8.12.2）：
字符串访问（§12.8.12.3）
索引器访问和目标类型具有具有类型 Index （§12.8.12.4）或值可隐式转换为的类型 Index 的索引器;或者
索引器访问和目标类型符合指定隐式 Index 支持的序列模式（§18.4.2）。

18.3 范围类型

该System.Range类型表示从Start索引到索引但不包括End索引的Index抽象范围。

    public readonly struct Range : IEquatable<Index>
    {
        public Index Start { get; }
        public Index End { get; }

        public Range(Index start, Index end);

        public (int Offset, int Length) GetOffsetAndLength(int length);
        public bool Equals(Range other);
    }

Range 值是从两 Index 个值构造的。

示例

以下示例使用从（§18.2）和 ^ （§12.9.6）运算符隐式转换intIndex 为每个Range运算符创建Index值：

var firstQuad = new Range(0, 4);  // the indices from `0` to `3`
                                  // int values impicitly convert to `Index`
var nextQuad = new Range(4, 8);   // the indices from `4` to `7`
var wholeSeq = new Range(0, ^0);  // the indices from `0` to `N-1` where `N` is the
                                  // length of the sequence wholeSeq is used with
var dropFirst = new Range(1, ^0); // the indices from `1` to `N-1`
var dropLast = new Range(0, ^1);  // the indices from `0` to `N-2`
var maybeLast = new Range(^1, 6); // the indices from `N-1` to 5
var lastTwo = new Range(^2, ^0);  // the indices from `N-2` to `N-1`

示例结束

语言定义的运算符..（§12.10）从Index值创建值Range。

示例

..可以使用运算符编写上述示例：

var firstQuad = 0..4;  // the indices from `0` to `3`
var nextQuad = 4..8;   // the indices from `4` to `7`
var wholeSeq = 0..^0;  // the indices from `0` to `N-1`
var dropFirst = 1..^0; // the indices from `1` to `N-1`
var dropLast = 0..^1;  // the indices from `0` to `N-2`
var maybeLast = ^1..6; // the indices from `N-1` to 5
var lastTwo = ^2..^0;  // the indices from `N-2` to `N-1`

示例结束

作数 .. 是可选的，第一个默认 0为，第二个默认为 ^0。

示例

可以通过依赖作数的默认值来缩短上述五个示例：

var firstQuad = ..4; // the indices from `0` to `3`
var wholeSeq = ..;   // the indices from `0` to `N-1`
var dropFirst = 1..; // the indices from `1` to `N-1`
var dropLast = ..^1; // the indices from `0` to `N-2`
var lastTwo = ^2..;  // the indices from `N-2` to `N-1`

示例结束

Range值对于长度 L有效（如果：

属性 LRangeStart 的具体索引，范围 End 为 0 到 L;并且
的具体索引 Start 不大于具体索引 End

具有参数length的方法GetOffsetAndLength将抽象Range值转换为由元组表示的具体Range值。 Range length如果该方法无效，则ArgumentOutOfRangeException引发该方法。

返回的具体 Range 元组是一对形式 (S, N) ，其中：

S是范围的起始偏移量，是属性Range的具体索引Start;
N 是范围中的项数，是具体索引 End 与 Start 属性之间的差异;
要计算的两个值都与 length.

如果为零，则具体范围值为空N。空混凝土范围的值可能 S 等于具体过去的索引（§18.1），非空范围可能不是。 Range当用于对集合进行切片（§18.1）的集合有效且为空时，生成的切片为空集合。

注意： 上述结果是 Range ，与零相关的值有效且为空 length ，可用于对空集合进行切片，并导致空切片。这不同于索引，如果集合为空，则会引发异常。 end note*

示例

将上面定义的变量与以下项结合使用 GetOffSetAndLength(6)：

var (ix0, len0) = firstQuad.GetOffsetAndLength(6); // ix0 = 0, len0 = 4
var (ix1, len1) = nextQuad.GetOffsetAndLength(6);  // throws ArgumentOutOfRangeException
                                                   // as range crosses sequence end
var (ix2, len2) = wholeSeq.GetOffsetAndLength(6);  // ix2 = 0, len2 = 6
var (ix3, len3) = dropFirst.GetOffsetAndLength(6); // ix3 = 1, len3 = 5
var (ix4, len4) = dropLast.GetOffsetAndLength(6);  // ix4 = 0, len4 = 5
var (ix5, len5) = maybeLast.GetOffsetAndLength(6); // ix5 = 5, len5 = 1
var (ix6, len6) = lastTwo.GetOffsetAndLength(6);   // ix6 = 4, len6 = 2

Range IEquatable<Range>根据抽象值可以比较实现和值是否相等;Range如果两个值相等且仅当相应Start属性End的抽象值相等（§18.2）时，两个值是相等的。但是 Range ，不会对值进行排序，也没有提供其他比较作。

注意：Range 值是无序的，因为它们是抽象的，并且没有唯一的排序关系。转换为具体开始和长度后， GetOffsetAndLength可以定义排序关系。尾注

Range值可以直接用于element_access表达式（§12.8.12）的argument_list，即：

数组访问和目标是单维数组（§12.8.12.2）：
字符串访问（§12.8.12.3）：
索引器访问和目标类型具有具有类型 Range （§12.8.12.4）或值可隐式转换为的类型 Range 的索引器;或者
索引器访问（§12.8.12.4）和目标类型符合指定隐式 Range 支持的序列模式（§18.4.3）。

18.4 基于模式的对索引和范围的隐式支持

18.4.1 常规

如果窗体E[A]的element_access表达式（§12.8.12）;其中具有E类型T且A是一个隐式转换为Index或无法转换为的Range单个表达式，则无法标识为：

数组访问（§12.8.12.2），
字符串访问（§12.8.12.3），或
索引器访问（§12.8.12.4），因为 T 不提供合适的可访问索引器

如果符合特定模式，则提供 T 对表达式的隐式支持。如果 T 不符合此模式，则会发生编译时错误。

18.4.2 隐式索引支持

如果在任何上下文中，element_access表达式（§12.8.12）的形式E[A];其中具有E类型T且A是一个隐式可转换为Index的表达式;无效（§18.4.1），则在同一上下文中：

T 提供符合序列的可访问成员（§18.1）;和
表达式 E[0] 有效，并且使用相同的索引器来限定 T 为序列

然后，应隐式支持表达式 E[A] 。

如果不限制此标准的实现，表达式的计算顺序应等效于：

E 计算结果;
A 计算结果;
计算的可计数属性 T （如果实现需要）;
调用同一上下文中使用的基于索引E[0]器的 T get 或 set 访问器int。

18.4.3 隐式范围支持

如果在任何上下文中，element_access表达式（§12.8.12）的形式E[A];其中具有E类型T且A是一个隐式可转换为Range的表达式;无效（§18.4.1），则在同一上下文中：

T提供可计数和可切片的可访问成员（§18.1）

然后，应隐式支持表达式 E[A] 。

如果不限制此标准的实现，表达式的计算顺序应等效于：

E 计算结果;
A 计算结果;
计算的可计数属性 T （如果实现需要）;
调用 Slice 的方法 T 。

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18.1 常规

18.2 索引类型

18.3 范围类型

18.4 基于模式的对索引和范围的隐式支持

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18.4.2 隐式索引支持

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