关于结构类型中使用readonly修饰变量

Question

该问题来自社区帖: https://bbs.csdn.net/topics/618324239.为符合问答规范, 该问题经过ChatGPT优化
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关于结构类型中使用readonly修饰变量

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Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在C#编程语言中，readonly关键字用于修饰可变成员（属性、字段、方法）使其只读（readonly）。当我们声明一个结构类型（struct），其内部的字段（member）都被声明为readonly时，这些字段的所有值只能从外部通过赋值操作获取，而且一旦设置或修改后，就不能更改。

以下是多个示例来展示如何在C#中实现只读结构类型：

1. 声明一个结构类型并初始化为只读：

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public readonly Person State = new Person();
}

在这个例子中，我们首先声明了一个名为Person的结构类型，并为其中的两个字段Name和Age分别设置了初始值。然后，我们指定了State成员为Person类型的构造函数参数，即一个默认的实例。这样，State成员就是Person类的一个静态局部变量，只允许通过构造函数进行初始化。

1. 使用readonly关键字添加成员到不可变数组：

public struct Stack<T> : IEnumerable<T>
{
    private readonly T[] items;

    public Stack(int capacity)
    {
        this.items = new T[capacity];
    }

    public void Push(T item)
    {
        Array.Resize(ref this.items, this.items.Length + 1);
        items[this.items.Length - 1] = item;
    }

    public T Pop()
    {
        if (this.isEmpty())
            throw new InvalidOperationException("Stack is empty");

        T item = items[this.items.Length - 1];
        Array.Resize(ref this.items, this.items.Length - 1);
        items[this.items.Length - 2] = null;
        return item;
    }

    public bool IsEmpty()
    {
        return this.items == null || this.items.Length == 0;
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        for (int i = 0; i < this.items.Length; i++)
            yield return this.items[i];
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()
    {
        return GetEnumerator();
    }
}

// 示例用法
Stack<int> stack = new Stack<int>(5);
stack.Push(1); // 声明push方法为非只读
stack.Push(2); // 修改了push方法
stack.Pop(); // 按照序列遍历，移除元素2

Console.WriteLine(stack.IsEmpty()); // 输出：true
Console.WriteLine(stack.Count); // 输出：2

在这个示例中，我们创建了一个结构类型Stack<int>，其中包含一个不可变整数数组items。我们为其提供了两个公共成员Push()和Pop()，这两个方法都是只读的，即使在扩展队列时（在IsEmpty()方法中），我们也禁止改变items数组。Push()方法仅将元素添加到队列头部，而Pop()方法则删除并返回队列尾部的第一个元素。

1. 使用readonly关键字添加成员到接口：

public interface IFoo<T>
{
    T This { get; }
}

public class Bar : IFoo<int>
{
    readonly int x;

    public Bar(int x)
    {
        this.x = x;
    }

    public int This => this.x;
}

public class Main
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        IFoo<int> foo = new Bar(5);

        Console.WriteLine(fooThis(5)); // 输出：5
        Console.WriteLine(fooThis(6)); // 输出：Invalid access to non-static field or property 'Bar.this' of type 'Bar'.
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个IFoo<int>接口，并定义了一个名为Bar的子接口。我们为Bar接口中的成员This添加了readonly关键字，这意味着只有在调用foo.This方法时才能访问其非静态字段x，否则会抛出异常。Main方法创建了一个Bar对象foo，并尝试对foo.这个不可见的字段进行访问，由于它是readonly的，所以编译器会抛出一个Invalid access to non-static field or property 'Bar.this' of type 'Bar'.'错误。

总结： 通过使用readonly关键字，我们可以限制成员的行为和访问权限，确保仅读取、更新或设置结构类型内部的只读字段。这有助于保持数据的一致性和完整性，防止未授权的访问或修改导致意外的结果。在实际应用中，readonly关键字通常与不可变集合（如数组、链表等）结合使用，以便更好地管理数据的引用状态。