C# vs Kotlin

Когда речь заходит о сахаре и модных фичах в языках программирования, среди первых вариантов в уме всплывают C# и Kotlin. Поскольку эти два языка занимают схожие ниши, то есть, строго типизированы, обладают сборкой мусора, кроссплатформенны, применяются как на бекенде, так и в мобильной разработке, то сегодня мы попытаемся сравнить их синтаксические возможности и устроить небольшое голосование. Чтобы сравнение прошло честно, будем рассматривать последние версии обоих языков. Оговорюсь о своей непредвзятости: мне одинаково нравятся оба языка, они находятся в непрерывном развитии и не отстают друг от друга. Эта статья является сравнительной, а не обучающей, поэтому некоторые заурядные синтаксические возможности могут быть опущены.

Начнем с точки входа

В C# эту роль играет статический метод Main или top-level entry point, например

using static System.Console;

WriteLine("Ok");

В Kotlin нужна функция main

fun main() = println("Ok")

По этим небольшим двум примерам в первую очередь заметно, что в Kotlin можно опускать точку с запятой. При более глубоком анализе видим, что в C#, несмотря на лаконичность показательного entry point, статические методы в остальных файлах по прежнему требуется оборачивать в класс и явно импортировать из него (using static System.Console), а Kotlin идет дальше и разрешает создавать полноценные функции.

Объявление переменных

В C# тип пишется слева, а для создания экземпляра используется ключевое слово new. В наличии есть специальное слово var, которым можно заменить имя типа слева. При этом переменные внутри методов в C# остаются подвержены повторному присваиванию.

Point y = new(0, 0); 
var x = new Point(1, 2);
x = y; // Нормально

В Kotlin типы пишутся справа, однако их можно опускать. Помимо var, доступен и val который не допускает повторного присваивания. При создании экземпляров не нужно указывать new.

val y: Point = Point(0, 0)
val x = Point(1, 2)
x = y // Ошибка компиляции!

Работа с памятью

В C# нам доступны значимые (при использовании внутри методов размещаются на стеке) и ссылочные (размещаются в куче) типы. Такая возможность позволяет применять низкоуровневые оптимизации и сокращать расход оперативной памяти.

Для объектов структур и классов оператор '==' будет вести себя по разному, сравнивая значения или ссылки, впрочем это поведение можно изменить благодаря перегрузке. При этом на структуры накладываются некоторые ограничения связанные с наследованием.

// Значимый тип, при использовании внутри метода попадет на стек
struct ValueType {}
// ССылочный тип, будет в куче
class ReferenceType {}

Что до Kotlin, то у него нет никакого разделения по работе с памятью. Сравнение '==' всегда происходит по значению, для сравнения по ссылке есть отдельный оператор '==='. Объекты практически всегда размещаются в куче, и только для некоторых базовых типов, например Int, Char, Double, компилятор может применить оптизмизации сделав их примитивами jvm и разместив на стеке, что никак не отражается на их семантике в синтаксисе. Складывается впечатление что с одной стороны рантайм и работа с памятью это более сильная сторона .NET в целом, а с другой ссылочная семантика в Kotlin реализована намного проще, ты просто пишешь код и не думаешь о месте размещения/вариантах передачи значения.

Null safety

В C# (начиная с 8ой версии) есть защита от null. Однако ее можно явно обойти с помощью оператора !

var legalValue = maybeNull!;
// если legalValue теперь null, 
// то мы получим exception при первой попытке использования

В Kotlin для использования null нужно использовать два восклицания, но есть и другое отличие показывающее большую продуманность

val legalValue = maybeNull!! 
// если maybeNull == null, 
// то мы получим exception сразу же

Свойства классов

В C# доступна удобная абстракция вместо методов get/set, то есть всем известные свойства. При этом традиционные поля остаются доступны.

class Example
{   
  // Вычислено заранее и сохранено в backing field
  public string Name1 { get; set; } = "Pre-calculated expression";
  
  // Вычисляется при каждом обращении
  public string Name2 => "Calculated now";
  
  // Традиционное поле
  private const string Name3 = "Field"; 
}

В Kotlin проще, полей нет вообще, по умолчанию доступны только свойства. При этом, в отличие от C#, public это область видимости по умолчанию, поэтому соответствующее ключевое слово рекомендуется опускать. Для различия свойствами, с set и без, используются все те же ключевые var/val.

class Example {
  
  // Вычислено заранее и сохранено в backing field
  val name1 = "Pre-calculated expression"
  
  // Вычисляется при каждом обращении
  val name2 get() = "Calculated now"
}

Классы данных

В C# достаточно слова record чтобы создать класс для хранения данных, он будет обладать семантикой значимых типов в сравнении, однако по прежнему остается ссылочным (будет размещаться в куче):

class JustClass
{
  public string FirstName { init; get; }
  public string LastName { init; get; }
}

record Person(string FirstName, string LastName);

... 
  
Person person1 = new("Nancy", "Davolio");
Person person2 = person1 with { FirstName = "John" };

В Kotlin нужно дописать ключевое слово data к слову class

class JustClass(val firstName: String, val lastName: String)

data class Person(val firstName: String, val lastName: String)

...

val person1 = Person("Nancy", "Davolio")
val person2 = person1.copy(firstName = "John")

Расширения типов

В C# такие типы должны находиться в отдельном статическом классе и принимать вызывающий первым аргументом, помеченным this

static class StringExt
{
  public static Println(this string s) => System.Console.WriteLine(s)
    
  public static Double(this string s) => s + s
}

В Kotlin расширямый тип должен находиться слева от метода, который можно разместить в любом месте. При этом расширить тип можно не только методом, но и свойством

fun String.println() = println(this)

fun String.double get() = this * 2

Лямбда выражения

В C# для них есть специальный оператор =>

numbers.Any(e => e % 2 == 0);
numbers.Any(e => 
  {
    // объемная логика ...
    return calculatedResult;
  })

В Kotlin лямбды органично вписываются в Си-подобный синтаксис, кроме того во многих случаях компилятор заинлайнит их вызовы прямо в используемый метод. Это позволяет создавать эффективные и красивые DSL (Gradle + Kotlin например).

numbers.any { it % 2 == 0 }
numbers.any {
  // объемная логика ...
  calculatedResult
}

Условия и шаблоны

У C# есть очень мощный pattern matching c условиями (пример из документации)

static Point Transform(Point point) => point switch
{
  { X: 0, Y: 0 }                    => new Point(0, 0),
  { X: var x, Y: var y } when x < y => new Point(x + y, y),
  { X: var x, Y: var y } when x > y => new Point(x - y, y),
  { X: var x, Y: var y }            => new Point(2 * x, 2 * y),
};

У Kotlin есть аналогичное switch выражение when, которое, несмотря на наличие возможности сопоставления с образцом, не может содержать одновременно деконструкцию и охранные условия, но благодаря лаконичному синтаксису можно выкрутиться:

fun transform(p: Point) = when(p) {
  Point(0, 0)    -> Point(0, 0)
  else -> when {
    p.x > p.y    -> Point(...)
    p.x < p.y    -> Point(...)
    else         -> Point(...)
  }
}

Подводя итоги

Уложить в одной статье все отличия обоих языков практически нереально. Однако кое какие выводы сделать уже можем. Заметно что Kotlin-way скорее в том чтобы минимизировать количество ключевых слов, реализуя весь сахар поверх базового синтаксиса, а C# стремится стать более удобным увеличивая количество доступных выражений на уровне самого языка. У Kotlin преимущество в том что его создатели могли оглядываться на удачные фичи C# и лаконизировать их, а C# выигрывает за счет мощной поддержки в лице Microsoft и лучшего рантайма.