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C#9.0:Records

概述

在C#9.0下,record是一個關鍵字,微軟官方目前暫時将它翻譯為記錄類型。

傳統面向對象的程式設計的核心思想是一個對象有着唯一辨別,封裝着随時可變的狀态。C#也是一直這樣設計和工作的。但是一些時候,你就非常需要剛好對立的方式。原來那種預設的方式往往會成為阻力,使得事情變得費時費力。如果你發現你需要整個對象都是不可變的,且行為像一個值,那麼你應當考慮将其聲明為一個record類型。

是以record類型的實際是一個引用類型 ,但是他具有值類型的行為。

先來回顧一下引用類型,C# 中有兩種類型:引用類型和值類型。 引用類型的變量存儲對其資料(對象)的引用,而值類型的變量直接包含其資料。 對于引用類型,兩種變量可引用同一對象;是以,對一個變量執行的操作會影響另一個變量所引用的對象。 對于值類型,每個變量都具有其自己的資料副本,對一個變量執行的操作不會影響另一個變量。

那我們舉個例子,建立一個實體,包含使用者名、昵稱、年齡

1 /// <summary>
2 /// 使用者資訊對象
3 /// </summary>
4 public class UserInfo
5 {
6      public string UserName { get; init; }
7      public string UserNickName { get; init; }
8      public int UserAge { get; set; }
9 }       

因為UserInfo是個類對象,是引用類型,是以我們進行如下輸出:

1  UserInfo u = new UserInfo()
 2             {
 3                 UserName = "翁智華",
 4                 UserNickName = "Brand",
 5                 UserAge = 10
 6             };
 7             var uclone = u;
 8             uclone.UserAge = 11;
 9             Console.WriteLine(ReferenceEquals(u,uclone));
10             Console.WriteLine("u:{0},uclone:{1}", JsonConvert.SerializeObject(u), JsonConvert.SerializeObject(uclone));      

輸出結果如下,可以看出,這兩個對象是相等的,當ucolone的值發生改變的時候,他所引用的對象也發送了變化:

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  這個是我們所熟悉的知識,那麼怎樣了解 Record 實際是一個引用類型 ,但具有值類型的行為的特征。這時候就要認識一下它的 with 表達式。

with表達式

當我們使用引用類型時,最常用的一種方式是我們想用基于目前的對象,去修改他的值以便産生一個新的對象,這時候就不能直接指派等于,否則會出現上述的改變引用對象情況。

如果我想修改年齡,就需要拷貝一份使用者資訊表,并且基于這份拷貝的新對象來修改值。這樣的做法有個專業的名詞叫做 non-destructive mutation,即 非破壞性突變。

而記錄類型(record)不是代表 對象在一段時間内的 狀态,而是代表對象在給定時間點的狀态,并且使用with表達式來實作給定時間點的狀态的産生。

舉個例子,記住下面record的使用:

1  /// <summary>
2  /// 使用者資訊對象
3  /// </summary>
4  public record UserInfoRecord
5  {
6         public string UserName { get; init; }
7         public string UserNickName { get; init; }
8         public int UserAge { get; init; }
9  }       

在使用with表達式的時間點,ucolone 就是 u 對象所在這個時間點的産生的新狀态,這時候 u 對象和 uclone 對象并不相等,值也不一緻。

1  var u = new UserInfoRecord()
2  {
3          UserName = "翁智華",
4          UserNickName = "Brand",
5          UserAge = 10
6   };
7  var uclone = u with { UserAge=11 };       
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以上就是兩個不同時間點對象狀态的比較,跟我們上面了解的一緻,如果實際場景需要,可以産生多個對應時間點的對象狀态。

是以record和with本質是使用現有對象,并将對象内的字段逐一的複制到新的對象的過程。來看看微軟官方的說明:

記錄(

record

)隐式定義了一個受保護的(

protected

)“複制構造函數”——一個接受現有記錄對象并逐字段将其複制到新記錄對象的構造函數:

protected Person(Person original) { /* copy all the fields */ } // generated

with

 表達式會調用“複制構造函數”,然後在上面應用對象初始化器來相應地變更屬性。

如果您不喜歡生成的“複制構造函數”的預設行為,您可以定義自己的“複制構造函數”,它将被 

with

 表達式捕獲。 

基于值的相等

我們知道,C#的對象可以使用Object.Equals(object, object)來比較兩個非空參數,判斷是否相等。結構重寫了這個方法,通過遞歸調用每個結構字段的Equals方法,是以有 “基于值的相等”。

recrods也是這樣,是以着隻要他們的值保持一緻,兩個record對象可以不是同一個對象也會相等(這種相等是基于值的相等,并不是指他們是一個對象)。

基于上面定義的record,我們做如下修改: 

1 UserInfoRecord u1 = new UserInfoRecord()
 2 {
 3       UserName = "翁智華",
 4       UserNickName = "Brand",
 5       UserAge = 10
 6 };
 7 
 8 UserInfoRecord u2 = new UserInfoRecord()
 9 {
10       UserName = "翁智華",
11       UserNickName = "Brand",
12       UserAge = 10
13 };
14 Console.WriteLine("ReferenceEquals:" + (ReferenceEquals(u1,u2)), Encoding.GetEncoding("GB2312"));
15 Console.WriteLine("Equals:" + (u1.Equals(u2)), Encoding.GetEncoding("GB2312"));       
C#9.0:Records

通過上面的結果,我們可以得到 ReferenceEquals(person, originalPerson) = false (他們不是同一對象),但是 Equals(person, originalPerson) = true (他們有同樣的值)。

與基于值的Equals一起的,還伴有基于值的GetHashCode()的重寫。同時,records實作了IEquatable<T>并重載了==和 !=這兩個操作符,以便于基于值的行為在所有的不同的相等機制方面顯得一緻。 

繼承性:Inheritance 

基礎類(class)不能從記錄(record)中繼承,否則會提示錯誤,隻有記錄(record)可以從其他記錄(record)繼承,如下,我們繼承上面的那個記錄:

1   /// <summary>
2   ///  繼承使用者資訊record,并擴充Sex屬性
3   /// </summary>
4   public record UserInfoRecord2 : UserInfoRecord
5   {
6       public int Sex { get; init; }
7   }      

對應地,with表達式和基于值的對等性,也相應的結合在一起,下面是繼承後,對類型的判斷:

1 UserInfoRecord u1 = new UserInfoRecord2()
2  {
3           UserName = "翁智華",
4           UserNickName = "Brand",
5           UserAge = 10,
6           Sex = 1
7  };
8 var u2 = u1 with { UserAge=18  };
9 Console.WriteLine("IsUserInfoRecord2:" + (u2 is UserInfoRecord2));       
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 兩個對象在運作時保證了同樣的類型的基礎上,就可以用基于值的相等來進行比較了:

1  UserInfoRecord u3 = new UserInfoRecord2()
2  {
3          UserName = "翁智華",
4          UserNickName = "Brand",
5          UserAge = 18,
6          Sex = 1
7   };
8   Console.WriteLine("u2 equal u3:" + (u2.Equals(u3)));      

因為u2之前UserAge改成18了,是以u2跟u3在這邊基于值相等,結果如下:

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位置記錄:Positional Records

使用記錄(

record

)可以明确資料在整個實體中的位置,采用構造函數的參數的方式提供,并且可以通過位置解構提取出資料。

原來我們想要通過構造和解構進行指派和擷取值需要這麼寫:

1 /// <summary>
 2 /// 使用者資訊對象
 3 /// </summary>
 4 public record UInfoRecord
 5 {
 6     public string UserName;
 7     public string NickName;
 8     public int Age;
 9     public UInfoRecord(string userName, string nickName,int age) => (UserName, NickName,Age) = (userName,nickName,age);
10     public void Deconstruct(out string userName,out string nickName,out int age) => (userName, nickName, age) = (UserName, NickName, Age);
11 }       

通過構造來提供内容和通過解構來擷取内容:

1 var uinfo = new UInfoRecord("翁智華", "Brand",18); // 構造
2 String name ="", nick = "";
3 int age = 0;
4 uinfo.Deconstruct(out name,out nick,out age); // 解構
5 Console.WriteLine("解構擷取值,name:{0},nick:{1},age:{2}",name,nick,age);       
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 現在可以通過更加精簡的方式完成上面的工作,稱為 參數名稱包裝模式(modulo casing of parameter names),

隻要用包裝模式聲明記錄(記錄的位置是嚴格區分的),包含了三個自動屬性 ,就可以使用構造函數和解構函數來提供内容和擷取内容了,上面的内容可以改寫成如下:

1 /// <summary>
2 /// 使用者對象
3 /// </summary>
4 public record UInfoRecord(string UserName,string NickName,string Age);       
1 var uinfo = new UInfoRecord("翁智華", "Brand",18); // 位置構造函數 / positional construction
2 var (name,nick,age) = uinfo;                        // 位置解構函數 / deconstruction
3 Console.WriteLine("解構擷取值,name:{0},nick:{1},age:{2}",name,nick,age);      

獲得的結果是一樣的。

如果你想修改預設提供的自動屬性,可以自定義的同名屬性代替,産生的構造函數和解構函數将會隻使用你自定義的那個。如下,重新定義了Age自動屬性,并默默的把值+1:

1 /// <summary>
2 /// 使用者對象
3 /// </summary>
4 public record UInfoRecord(string UserName, string NickName, int Age)
5 {
6      public int Age { get; init; } = Age+1;
7 }      
C#9.0:Records

總結

個人感覺record的出現使得對象的使用更加的便捷,一個是對象的複制和使用(with 表達式),不同時間點的資料狀态是不一樣的;一個是對象的比較(基于值的相等),避免我們進行逐個比較。

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作者:翁智華

出處:https://www.cnblogs.com/wzh2010/

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