C# 9.0 新特性之只读属性和记录
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2020-10-24 03:06
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大家好，这是 C# 9.0 新特性系列的第 4 篇文章。
熟悉函数式编程的童鞋一定对“只读”这个词不陌生。为了保证代码块自身的“纯洁”，函数式编程是不能随便“弄脏”外来事物（参数、变量等）的，所以“只读”对函数式编程非常重要。
为了丰富 C# 对函数式编程支持，较新的 C# 版本引入了一些很有用的新特性。比如 C# 8 中就对 struct 类型的方法增加了 readonly 修饰符支持，被 readonly 修饰的方法是不能修改该方法所在类的属性的。举个例子：
public struct FooValue
{
private int A { get; set; }
public readonly int IncreaseA()
{
A = A + 1; // 报错
return A;
}
}
而 C# 9 又进一步增加了对“只读”的支持，此次增加了 init-only 属性和 record 相关特性，下面一一介绍。
Init-only 属性
我们知道类的属性有 set 和 get 两种访问器，现在 C# 9 增加一种属性访问器：init。init 是 set 访问器的变体，它的作用是使属性只能在对象初始化的时候对其赋值，之后该属性就是只读的，因此叫 init-only 属性。使用方式如下：
public class Foo
{
public string PropA { get; init; }
public string PropB { get; init; }
}
赋值操作：
var foo = new Foo { PropA = "A", PropB = "B" };
foo.PropA = "AA"; // 报错，PropA 此时是只读的！
由于 init 是在初始化阶段赋值，所以它可以在类内部修改 readonly 修饰的字段。比如：
public class Foo
{
private readonly string propA;
private readonly string propB;
public string PropA
{
get => propA;
init => propA = (value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(propA)));
}
public string PropA
{
get => propB;
init => propB = (value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(propB)));
}
}
如果你知道在构造函数中可以对只读字段/属性赋值就自然也理解这一点。
记录 (Record)
做过财务系统的人都知道交易记录一旦入账是不能修改的，如果录入错误，就要新录入一笔负的记录把之前的红冲掉，再录入正确的记录。应对类似这种只读记录的场景，C# 9 引入了 Record（记录，下文均使用中文的“记录”）的概念，它用来支持整个对象的只读特性（即实例化后为只读）。使用方式如下：
public data class Foo
{
public string PropA { get; init; }
public string PropB { get; init; }
}
这里用了一个 data 关键字，表示该类的对象只是纯粹的记录值，它不是可修改的状态（在函数式编程中，所有的数据修改都是状态在发生变化）。
上面的太麻烦了，可以这样简写：
public data class Foo
{
string PropA;
string PropB;
}
默认属性都是 public 的，如果实在要改为 private，可以在属性定义前面加上 private 修饰符。
定位记录 (Positional Record)
有时候为了初始化更方便，可以定义构造函数来给属性赋值，初始化时只需要把属性值按顺序传给构造函数即可，这个操作称为定位构造(Positional Construction)。同样，也可以使用解构函数(Deconstructor)来实现属性的解构，即按照解构函数的参数顺序从对象中提取属性的值，被称为定位解构(Positional Deconstructor)。实现了定位构造或定位解构的记录称为定位记录(Positional Record)。下面是一个定位记录的实现：
public data class Foo
{
string PropA;
string PropB;
public Foo(string propA, string propB)
=> (PropA, PropB) = (propA, propB);
public void Deconstruct(out string propA, out string propB)
=> (propA, propB) = (PropA, PropB);
}
这个写法太麻烦了，可以直接简写为：
public data class Foo(string PropA, string PropB);这样简短一句代码，其内部默认实现了 init-only 自动属性，且同时为所有属性定义了构造函数和解构函数。
使用示例：
var foo = new Foo("AA", "BB"); // 构造定位
var (a, b) = foo; // 解构定位
可以想象，记录的大部分使用场景，以上简写的写法能满足需求。若有特殊场景，就不能简单，需要进行自定义修改其默认行为。
with 表达式
当处理不可变数据时，若要生成不同的状态，一个常见的场景是在一条旧记录基础上拷贝一条新的记录。比如我们要修改 Foo 对象的 PropA 属性，我们就要拷贝该对象生成一个新的对象。这个操作在函数式编程中被称为“非破坏性修改 (non-destructive mutation)”。为了支持记录的这个操作，C# 9 引入了 with 表达式，它可以很方便在一条原有记录基础上创建一条新记录。示例：
var other = foo with { PropA = "AA" };
with 表达式内部其实是通过一个默认的 protected 构造函数来实现的，大致如下：
protected Foo(Foo original)
{
// 拷贝 original 的所有字段
}
如果默认实现的字段拷贝不符合你的需求，你也可以手动实现这个构造函数。
今天就分享到这里，敬请期待一下篇关于 C# 9 新特性的文章！
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