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C# 9.0新特性——只初始化設(shè)置器

更新時間：2020年11月23日 17:02:06 作者：未來的邀請

這篇文章主要介紹了C# 9.0新特性——只初始化設(shè)置器的相關(guān)資料，幫助大家更好的理解和學習，感興趣的朋友可以了解下

自C#1.0版本以來，我們要定義一個不可變數(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、背景與動機

自C#1.0版本以來，我們要定義一個不可變數(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，我們也用對象初始化方式來解決。對于創(chuàng)建對象來說，對象初始化方式是一種非常靈活和可讀的方式，特別對一口氣創(chuàng)建含有嵌套結(jié)構(gòu)的樹狀對象來說更有用。下面是一個簡單的對象初始化的例子：

var person = new Person{ FirstName = "Mads", LastName = "Torgersen" };

從這個例子，可以看出，要進行對象初始化，我們不得不先要在需要初始化的屬性中添加set訪問器，然后在對象初始化器中，通過給屬性或者索引器賦值來實現(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，對于初始化來說，屬性必須是可變的，也就是說，set訪問器對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象類型，因此這個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，上面的Point結(jié)構(gòu)定義就可以簡化成下面的樣子：

struct Point
{
  public int X { get; init; }
  public int Y { get; init; }
}

那么現(xiàn)在，我們使用對象初始化器來創(chuàng)建一個實例：

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，使用對象初始化器方式?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只在對象構(gòu)造階段進行初始化時用來賦值的set訪問器的變體，它通過在set訪問器的位置來使用init來實現(xiàn)的。init有著如下限制：

init訪問器只能用在實例屬性或索引器中，靜態(tài)屬性或索引器中不可用。
屬性或索引器不能同時包含init和set兩個訪問器
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)置值的時機

除過在局部方法和lambda表達式中，帶有init訪問器的屬性和索引器在下面情況是被認為可設(shè)置的。這幾個可以進行設(shè)置的時機，在這里統(tǒng)稱為對象的構(gòu)造階段。除過這個構(gòu)造階段之外，其他的后續(xù)賦值操作是不允許的。

在對象初始化器工作期間
在with表達式初始化器工作期間
在所處或者派生的類型的實例構(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)這些時機，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著對象的狀態(tài)免于改變。

var person = new Person { FirstName = "Mads", LastName = "Nielsen" }; // OK
person.LastName = "Torgersen"; // 錯誤!

2.2 init屬性訪問器和只讀字段

因為init訪問器只能在初始化時被調(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，我們會在2.4類型間的層級傳遞中看到。

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訪問器可以進行設(shè)置的規(guī)則是可以跨類型層級傳遞的。帶有init訪問器的成員只要是可訪問的，對象實例并能在構(gòu)造階段被知曉，那這個成員就是可設(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訪問器的屬性會出錯，但是帶有init是允許的
    Name = "Unknown Adult"; //正確
    Age = 18; //錯誤
  }
}

class Consumption
{
  void Example()
  {
    var d = new Adult() 
    { 
      Name = "Jack", //正確
      Age = 23 //錯誤，因為是只讀，只有g(shù)et
    };
  }
}

從init訪問器能被調(diào)用這一方面來看，對象實例在開放的構(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，試圖修改基類中的readonly字段Field
    }
  }

  public DerivedClass()
  {
    Prop = 23; // 正確 
    Field = 45;   // 出錯，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
{
  // 錯誤: 屬性必須有init來重寫Person.Age
  public override int Age { get; set; }
  // 錯誤: 屬性必須有set來重寫Person.Name
  public override string Name { get; init; }
}

2.4 init和接口

一個接口中的默認實現(xiàn)，也是可以采用init進行初始化，下面就是一個應(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生成屬性，init都是可以使用的。
init訪問器本身是不能標記為readonly的。但是所在屬性或索引器可以被標記為readonly

struct Point
{
  public readonly int X { get; init; } // 正確
  public int Y { get; readonly init; } // 錯誤
}

作者：MarkKang
出處：https://www.cnblogs.com/markkang/

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