C# 9 新特性——record的相关总结

引言
C# 9.0 新特性 —— record
类 vs record
record 类型语法介绍
with表达式
record struct
总结

引言

C# 9.0 版本带来了一些非常实用的新特性，其中最引人注目的莫过于record。这是一种新型的数据类型，专门用于表示“记录”数据，以及可以设置许多与属性相关的缺省值和模式匹配操作，使用起来非常方便。

本文主要讲解 C# 9 新特性中 record 的一些基础知识、语法、应用场景等内容。

C# 9.0 新特性 —— record

record 是 C#9.0 新加入的一种新类型，是 struct 的一种变种，主要用于表示不可变的数据。

record 和 struct 和 class 一样，都是定义一种新的数据集合，但它有一些特殊的属性：

record 可以声明为不可变的类型（只读）
record 的相等比较是值类型比较，而非引用类型比较。
record 的基本构造函数是带参数的，它自己有很多构造函数。
在模式匹配（pattern matching）分支语句中，record 有额外的选项。

如果您在使用 .NET Core 3.1 和 C# 9.0，则需要将以下行添加到 csproj 文件中，以启用 C# 9.0。

<PropertyGroup>
  <LangVersion>9.0</LangVersion>
</PropertyGroup>

类 vs record

假设我们要编写一个应用程序，用于存储和显示一些长方形信息。我们可以定义 Rectangle 类，其中包含 Width 和 Height 属性。以下是该代码的示例：

public class Rectangle {
  public int Width { get; set; }
  public int Height { get; set; }

  public Rectangle(int width, int height) {
    Width = width;
    Height = height;
  }
}

此时，我们可以使用以下代码创建一个 Rectangle 对象：

Rectangle rect = new Rectangle(100, 150);

也可以更改 rect 的 Width 和 Height 属性：

rect.Width = 150;

但是，Rectangle 类有一个问题，那就是它是可变的，对象状态可以在代码中更改。换句话说，我们可以在程序的某个地方，修改 Width 和 Height 属性的值，这会导致 Rectangle 类的可变性，这在我们不希望修改某个对象状态时可能会导致问题。

为了解决这个问题，我们可以将 Rectangle 类转换为 record。

public record Rectangle(int Width, int Height);

这里我们定义了一个具有 Width 和 Height 两个属性的 record。这个属性不能更改，它是一个不可变的类型。这是因为我们仅仅可以从构造函数获取 record 的值，所以不允许使用默认的 setter 方法来更改 record 中的属性值。

定义 record 后，我们可以使用以下代码创建 Rectangle 对象。

Rectangle rect = new Rectangle(100, 150);

我们可以在代码的任何地方使用“新实例化”创建 Rectangle 对象，并且在声明后，它的属性名称和值都不能被修改。这意味着，rect 现在是一个不可变对象，在代码的任何其它地方，如果未经允许改变其状态，将不会影响到该对象。

record 类型语法介绍

record 类型的语法有五种。

1. 默认 record 类型

默认 record 类型类似如下代码。

public record Person {
  public string FirstName { get; init; }
  public string LastName { get; init; }
  public int Age { get; init; }
}

这里我们定义了一个名为 Person 的 record。Person 有 3 个属性：FirstName、LastName 和 Age。

1.1. init 属性

record 中的属性，可以使用 readonly 属性或可写的 init 属性设置只读（不可修改）状态。init 只能在构造函数中分配。

2. 可以增加一个 positional record 类型

位置记录的定义方式类似如下代码：

public record Person(string FirstName, string LastName, int Age);

3. 可以扩展 record 类型：

扩展 record 类型的方法类似如下

public record Person : ICloneable {
  public string FirstName { get; init; }
  public string LastName { get; init; }
  public int Age { get; init; }

  public object Clone() {
    return this.MemberwiseClone();
  }
}

这里，Person 继承了 ICloneable 接口，并实现了该接口的 Clone() 方法。

4. record 类型可以是泛型：

定义泛型 record 类型的方法如下：

public record Person<T>(string FirstName, string LastName, T Age);

5. record 类型可以定义私有构造函数和其他类成员:

public record Student {
  public string FirstName { get; init; }
  public string LastName { get; init; }
  public int Age { get; init; }

  private int _score;

  public Student(string firstName, string lastName, int age, int score) {
    FirstName = firstName;
    LastName = lastName;
    Age = age;
    _score = score; // 带有非默认的构造函数
  }
}

with表达式

使用 with 表达式来创建一个新的 record 对象，可以保留原始 record 对象的值，并根据需要更改一些属性。

以下是一个示例：

public record Person {
  public string FirstName { get; init; }
  public string LastName { get; init; }
  public int Age { get; init; }
}

Person person = new Person { FirstName = "Tony", LastName = "Stark", Age = 45 };

Person person2 = person with { LastName = "王" };

在这个例子中，我们定义了一个名为 Person 的 record 类型。我们创建了一个名为 person 的 Person 对象，FirstName、LastName 和 Age 分别被初始化为 "Tony"、"Stark" 和 45。

我们使用 with 表达式创建了另一个名为 person2 的 Person 对象，在这个新对象中我们仅更改了 LastName 属性。

记录变量 Person2 其余的值（即 FirstName 和 Age）来自 person。因此，person2 与 person 具有相同的值的属性，但有不同的 LastName 值。记住，这不会更改原始 record 的值，它只会创建一个新的 record 对象。

record struct

record struct 类似对结构体的定义，仅具有存储字段，而没有方法。

public record struct Foo {
    private int _value;

    public Foo(int value) {
        _value = value;
    }

    public int DoubleValue => _value * 2;
}

总结

Record 是一种非常有用的类型，在 C# 9.0 版本中，提供了一些很好的优化。使用 Record，我们主要可以得到以下两个好处。

其一，在读取你输入的对象时，如果其中的数据结构类似于 Record，那么就可以非常方便地为其设置默认值和构造函数，将同样类型的数据作为一个 Record 类型来处理。

其二，使用 Record 类型，我们可以实现一些非常高效的编程。这是因为 Record 可以通过引用传递而不是 clone。如上所述，不能更改 Record 中属性的值，而且引用传递将有助于避免发生不必要的克隆操作。因此，使用 Record 允许我们将一些应该不变的数据类型做成不可变的对象。

以上就是 C# 9 中 Record 的相关总结。

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