C# 9.0新特性——只初始化設(shè)置器
自C#1.0版本以來，我們要定義一個(gè)不可變數(shù)據(jù)類型的基本做法就是：先聲明字段為readonly，再聲明只包含get訪問器的屬性。例子如下：
1、背景與動(dòng)機(jī)
自C#1.0版本以來，我們要定義一個(gè)不可變數(shù)據(jù)類型的基本做法就是：先聲明字段為readonly，再聲明只包含get訪問器的屬性。例子如下：
struct Point
{
public int X { get; }
public int Y { get; }
public Point(int x, int y)
{
this.X = x;
this.Y = y;
}
}
這種方式雖然很有效，但是它是以添加大量代碼為代價(jià)的，并且類型越大，屬性就越多，工作量就大，也就意味著更低的生產(chǎn)效率。
為了節(jié)省工作量，我們也用對(duì)象初始化方式來解決。對(duì)于創(chuàng)建對(duì)象來說，對(duì)象初始化方式是一種非常靈活和可讀的方式，特別對(duì)一口氣創(chuàng)建含有嵌套結(jié)構(gòu)的樹狀對(duì)象來說更有用。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象初始化的例子：
var person = new Person{ FirstName = "Mads", LastName = "Torgersen" };
從這個(gè)例子，可以看出，要進(jìn)行對(duì)象初始化，我們不得不先要在需要初始化的屬性中添加set訪問器，然后在對(duì)象初始化器中，通過給屬性或者索引器賦值來實(shí)現(xiàn)。
public class Person
{
public string? FirstName { get; set; }
public string? LastName { get; set; }
}
這種方式最大的局限就是，對(duì)于初始化來說，屬性必須是可變的，也就是說，set訪問器對(duì)于初始化來說是必須的，而其他情況下又不需要set，而且我們需要的是不可變對(duì)象類型，因此這個(gè)setter明顯在這里就不合適。既然有這種常見的需要和局限性，那么我為何不引入一個(gè)只能用來初始化的Setter呢？于是只用來初始化的init設(shè)置訪問器就出現(xiàn)了。這時(shí)，上面的Point結(jié)構(gòu)定義就可以簡(jiǎn)化成下面的樣子：
struct Point
{
public int X { get; init; }
public int Y { get; init; }
}
那么現(xiàn)在，我們使用對(duì)象初始化器來創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例：
var p = new Point() { X = 54, Y = 717 };
第二例子Person類型中，將set訪問器換為init就成了不可變類型了。同時(shí)，使用對(duì)象初始化器方式?jīng)]有變化，依然如前面所寫。
public class Person
{
public string? FirstName { get; init; }
public string? LastName { get; init; }
}
通過采用init訪問器，編碼量減少，滿足了只讀需求，代碼簡(jiǎn)潔易懂。
2. 定義和要求
只初始化屬性或索引器訪問器是一個(gè)只在對(duì)象構(gòu)造階段進(jìn)行初始化時(shí)用來賦值的set訪問器的變體，它通過在set訪問器的位置來使用init來實(shí)現(xiàn)的。init有著如下限制：
- init訪問器只能用在實(shí)例屬性或索引器中，靜態(tài)屬性或索引器中不可用。
- 屬性或索引器不能同時(shí)包含init和set兩個(gè)訪問器
- 如果基類的屬性有init，那么屬性或索引器的所有相關(guān)重寫，都必須有init。接口也一樣。
2.1 init訪問器可設(shè)置值的時(shí)機(jī)
除過在局部方法和lambda表達(dá)式中，帶有init訪問器的屬性和索引器在下面情況是被認(rèn)為可設(shè)置的。這幾個(gè)可以進(jìn)行設(shè)置的時(shí)機(jī)，在這里統(tǒng)稱為對(duì)象的構(gòu)造階段。除過這個(gè)構(gòu)造階段之外，其他的后續(xù)賦值操作是不允許的。
- 在對(duì)象初始化器工作期間
- 在with表達(dá)式初始化器工作期間
- 在所處或者派生的類型的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)中，在this或者base使用上
- 在任意屬性init訪問器里面，在this或者base使用上
- 在帶有命名參數(shù)的attribute使用中
根據(jù)這些時(shí)機(jī)，這意味著Person類可以按如下方式使用。在下面代碼中第一行初始化賦值正確，第二行再次賦值就不被允許了。這說明，一旦初始化完成之后，只初始化屬性或索引就保護(hù)著對(duì)象的狀態(tài)免于改變。
var person = new Person { FirstName = "Mads", LastName = "Nielsen" }; // OK
person.LastName = "Torgersen"; // 錯(cuò)誤!
2.2 init屬性訪問器和只讀字段
因?yàn)閕nit訪問器只能在初始化時(shí)被調(diào)用，所以在init屬性訪問器中可以改變封閉類的只讀字段。需要注意的是，從init訪問器中來給readonly字段賦值僅限于跟init訪問器處于同一類型中定義的字段，通過它是不能給父類中定義的readonly字段賦值的，關(guān)于這繼承有關(guān)的示例，我們會(huì)在2.4類型間的層級(jí)傳遞中看到。
public class Person
{
private readonly string firstName = "<unknown>";
private readonly string lastName = "<unknown>";
public string FirstName
{
get => firstName;
init => firstName = (value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(FirstName)));
}
public string LastName
{
get => lastName;
init => lastName = (value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(LastName)));
}
}
2.3 類型層級(jí)間的傳遞
我們知道只包含get訪問器的屬性或索引器只能在所處類的自身構(gòu)造函數(shù)中被初始化，但init訪問器可以進(jìn)行設(shè)置的規(guī)則是可以跨類型層級(jí)傳遞的。帶有init訪問器的成員只要是可訪問的，對(duì)象實(shí)例并能在構(gòu)造階段被知曉，那這個(gè)成員就是可設(shè)置的。
class Person
{
public Person()
{
//下面這段都是允許的
Name = "Unknown";
Age = 0;
}
public string Name { get; init; }
public int Age { get; }
}
class Adult : Person
{
public Adult()
{
// 只有g(shù)et訪問器的屬性會(huì)出錯(cuò)，但是帶有init是允許的
Name = "Unknown Adult"; //正確
Age = 18; //錯(cuò)誤
}
}
class Consumption
{
void Example()
{
var d = new Adult()
{
Name = "Jack", //正確
Age = 23 //錯(cuò)誤，因?yàn)槭侵蛔x，只有g(shù)et
};
}
}
從init訪問器能被調(diào)用這一方面來看，對(duì)象實(shí)例在開放的構(gòu)造階段就可以被知曉。因此除過正常set可以做之外，init訪問器的下列行為也是被允許的。
- 通過this或者base調(diào)用其他可用的init訪問器
- 在同一類型中定義的readonly字段，是可以通過this給賦值的
class Example
{
public Example()
{
Prop1 = 1;
}
readonly int Field1;
string Field2;
int Prop1 { get; init; }
public bool Prop2
{
get => false;
init
{
Field1 = 500; // 正確
Field2 = "hello"; // 正確
Prop1 = 50; // 正確
}
}
}
前面2.2節(jié)中提到，init中是不能更改父類中的readonly字段的，只能更改本類中readonly字段。示例代碼如下：
class BaseClass
{
protected readonly int Field;
public int Prop
{
get => Field;
init => Field = value; // 正確
}
internal int OtherProp { get; init; }
}
class DerivedClass : BaseClass
{
protected readonly int DerivedField;
internal int DerivedProp
{
get => DerivedField;
init
{
DerivedField = 89; // 正確
Prop = 0; // 正確
Field = 35; // 出錯(cuò)，試圖修改基類中的readonly字段Field
}
}
public DerivedClass()
{
Prop = 23; // 正確
Field = 45; // 出錯(cuò)，試圖修改基類中的readonly字段Field
}
}
如果init被用于virtual修飾的屬性或者索引器，那么所有的覆蓋重寫都必須被標(biāo)記為init，是不能用set的。同樣地，我們不可能用init來覆蓋重寫一個(gè)set的。
class Person
{
public virtual int Age { get; init; }
public virtual string Name { get; set; }
}
class Adult : Person
{
public override int Age { get; init; }
public override string Name { get; set; }
}
class Minor : Person
{
// 錯(cuò)誤: 屬性必須有init來重寫Person.Age
public override int Age { get; set; }
// 錯(cuò)誤: 屬性必須有set來重寫Person.Name
public override string Name { get; init; }
}
2.4 init和接口
一個(gè)接口中的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，也是可以采用init進(jìn)行初始化，下面就是一個(gè)應(yīng)用模式示例。
interface IPerson
{
string Name { get; init; }
}
class Initializer
{
void NewPerson<T>() where T : IPerson, new()
{
var person = new T()
{
Name = "Jerry"
};
person.Name = "Jerry"; // 錯(cuò)誤
}
}
2.5 init和readonly struct
init訪問器是允許在readonly struct中的屬性中使用的，init和readonly的目標(biāo)都是一致的，就是只讀。示例代碼如下：
readonly struct Point
{
public int X { get; init; }
public int Y { get; init; }
}
但是要注意的是：
不管是readonly結(jié)構(gòu)還是非readonly結(jié)構(gòu)，不管是手工定義屬性還是自動(dòng)生成屬性，init都是可以使用的。
init訪問器本身是不能標(biāo)記為readonly的。但是所在屬性或索引器可以被標(biāo)記為readonly
struct Point
{
public readonly int X { get; init; } // 正確
public int Y { get; readonly init; } // 錯(cuò)誤
}
作者：MarkKang
出處：https://www.cnblogs.com/markkang/
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