C#8.0中新特性之一：结构readonly成员

在C#8.0中，结构（struct）引入了一项新特性，就是使其成员支持readonly（只读），这个特性用来限制被其修饰的成员不会改变结构的内部状态。这项特性，与C#7.2版本添加的readonly struct和ref readonly方法返回、及C#原本之前的只读字段声明修饰作用一起，共同组成了目前readonly的四种修饰作用。

一、readonly只读成员的主要作用

如前所述，就是被修饰的成员不会改变或者修改结构的内部状态。

二、readonly只读成员规则与限制

1. 只对结构（struct）的成员有效，不能用于类，指示该成员不会修改结构的内部状态。如果该成员直接修改状态或者访问未使用readonly修饰的成员，则结果会报错。

2. 不能用于静态成员和构造函数。

3. readonly修饰的自动属性不能有set访问器。

4. readonly添加到属性或者索引的单个get访问器中。但同时不能在属性上有readonly修饰符

5. readonly函数访问未标记为readonly的成员时，会发出创建防御性副本的警告。

三、Readonly只读成员的示例代码：

//(C# 8.0)结构readonly成员规则及示例：
//1. 只对结构（struct）的成员有效，不能用于类，指示该成员不会修改结构的内部状态。如果该成员直接修改状态或者访问未使用readonly修饰的成员，则结果会报错。
//2. 不能用于静态成员和构造函数。
//3. readonly修饰的自动属性不能有set访问器。
//4. readonly添加到属性或者索引的单个get访问器中。但同时不能在属性上有readonly修饰符
//5. readonly函数访问未标记为readonly的成员时，会发出创建防御性副本的警告。
public struct MutablePerson
{
    //结构中静态字段即可声明也可初始化
    private static readonly MutablePerson _origin = new MutablePerson();

    //此属性由ref readonly返回的引用，调用方无法修改来源
    public static ref readonly MutablePerson Origin => ref _origin;

    //ref readonly 只能用于方法或者属性，不能用于字段。
    //public static ref readonly MutablePerson NewOne; 

    // 结构中字段只能声明，不能初始化，静态字段除外
    public static int Population = ;
    private float _maxAge;
    public string Name;

    //结构中自动属性只能在此声明，不能初始化。
    //此自动属性不能在属性外添加readonly，因为其中含有set访问器
    public int Age { get; set; }
    //public readonly int Age { get; set; }

    public float Height {
        //readonly可以添加到属性或者索引的单个get访问器中。但同时不能再给属性上有readonly修饰符
        readonly get;
        set; }

    //readonly修饰的自动属性不能有set访问器。与下面注释的代码等效
    readonly public string Nationality { get;}
    //public string Nationality { readonly get; }
    //string _nationality;
    //public string Nationality { readonly get { return _nationality; } set { } }

    readonly public float MaxAge{
        get { return _maxAge; }
        set { } // 没有用，但是合法
    }

    ////结构中不能包含显式的无参构造函数,编译器会自动创建
    //public MutablePerson()
    //{
    //    Name = null;
    //    Age = 0;
    //    Height = 0;
    //}

    //每个构造函数中必须对所有未初始化的字段和自动属性进行初始化
    public MutablePerson(string name):this(name,)
    {
        Height = 0.5f;
        Nationality = "CHINA";
        _maxAge = ;
    }

    //每个构造函数中必须对所有未初始化的字段和自动属性进行初始化
    public MutablePerson(string name, int age):this(name,age,0.5f) =>
        (Nationality,_maxAge) = ("CHINA",);

    //每个构造函数中必须对所有未初始化的字段和自动属性进行初始化
    public MutablePerson(string name, int age, float height)
        => (Name, Age, Height, Nationality, _maxAge) = (name, age, height, "CHINA", );

    public MutablePerson(MutablePerson other)
    {
        this = other;
    }

    public MutablePerson Replace(MutablePerson other)
    {
        this = other;
        return other;
    }

    //此成员不能用readonly修饰，因为里面代码会改变成员状态。
    public void Increase(int ageOffset, float heightOffset)
    {
        Age += ageOffset;
        Height += heightOffset;
    }

    // readonly 成员中没有对状态字段和属性的任何修改
    public readonly string SayHello => $"Hello, my name is {Name}, I am {Age} and my height is {Height}";

    //readonly函数访问未标记为readonly的SayHello方法时，会发出创建防御性副本的警告。
    public readonly override string ToString() => $"(Name:{Name}, Age:{Age}, Height:{Height}),{SayHello}";
}

四、其他readonly struct等非8.0相关特性说明

C#7.2 readonly struct 指示结构是不可变的。有如下限制：

1. 该结构中每个字段和属性都是readonly

2. 需要公共构造函数初始化成员

3. this也是readonly，只能在构造函数中进行初始化赋值

4. 不能定义像字段样子的事件

ref readonly用来指示返回的引用，调用方无法修改来源。而readonly修饰的字段，指示该字段在被初始化后，不能再被修改。

具体示例代码如下：

//(C#7.2) readonly struct 指示结构是不可变的。有如下限制：
//1.该结构中每个字段和属性都是readonly
//2.需要公共构造函数初始化成员
//3.this也是readonly，只能在构造函数中进行初始化赋值
//4.不能定义像字段样子的事件
public readonly struct ReadonlyPerson
{
    //结构中静态字段即可声明也可初始化
    private static readonly ReadonlyPerson _origin = new ReadonlyPerson();

    //由ref readonly返回的引用，调用方无法修改来源。注意此是个属性
    public static ref readonly ReadonlyPerson Origin => ref _origin;

    //readonly struct对静态字段没有效用，不必指定readonly
    public static int Population = ;

    // 必须给readonly struct中的字段指定readonly。结构中字段只能在此声明，不能初始化
    public readonly string Name;

    //不能有set访问器，且只读自动属性指示编译器为这些属性创建readonly的支持字段。结构中自动属性只能在此声明，不能初始化
    public int Age { get; }

    //不能有set访问器，且只读自动属性指示编译器为这些属性创建readonly的支持字段。结构中自动属性只能在此声明，不能初始化
    public float Height { get; } 

    ////结构中不能包含显式的无参构造函数,编译器会自动创建
    //public ReadonlyPerson()
    //{
    //    Name = null;
    //    Age = 0;
    //    Height = 0;
    //}

    public ReadonlyPerson(string name):this(name,)
    {
        //必须在此初始化，没有参数必须初始化为默认值，不能在结构声明中初始化
        Height = 0.5f;
    }

    //每个构造函数中必须对所有未初始化的字段和自动属性进行初始化
    public ReadonlyPerson(string name, int age) : this(name, age, 0.5f)
    { }

    //每个构造函数中必须对所有未初始化的字段和自动属性进行初始化
    public ReadonlyPerson(string name, int age, float height)
        => (Name, Age, Height) = (name, age, height);

    public ReadonlyPerson(ReadonlyPerson other)
    {
        this = other;//可以用另一个对象来初始化。
    }

    public MutablePerson Replace(MutablePerson other)
    {
        //this = other; //this是readonly，不能被修改。
        //this.Age = other.Age;//this是readonly，他的成员也是不能被修改。
        return other;
    }

    public void Increase(int ageOffset, float heightOffset)
    {
        //Age += ageOffset; //Age在readonly struct中是只读的，因此在这里不能被赋值。
        //Height += heightOffset; //Height在 readonly struct中是只读的，因此在这里不能被赋值。
    }

    // 该成员中没有对状态字段和属性的任何修改
    public string SayHello => $"Hello, my name is {Name}, I am {Age} and my height is {Height}";

    //该函数不能给本结构中的任何字段和属性做出修改
    public override string ToString() => $"(Name:{Name}, Age:{Age}, Height:{Height}),{SayHello}";

}

五、结束语

至此，有关struct相关的readonly的四种修饰及其用法的介绍就到这里，因水平有限，如有错误或不妥指出，请指正。