C#中静态构造函数/初始化器的顺序

Question

在开发一个 C# 应用时，我注意到在多个地方静态初始化程序存在彼此的依赖关系，就像这样：

static private List<int> a = new List<int>() { 0 };
static private List<int> b = new List<int>() { a[0] };

没有特别做什么就成功了。那只是运气吗？C# 有解决这个问题的规则吗？

编辑：（关于 Panos）在文件内词法顺序似乎很重要？那跨文件呢？

在寻找中，我尝试了这样一个循环依赖：

static private List<int> a = new List<int>() { b[0] };
static private List<int> b = new List<int>() { a[0] };

而且程序没有运行相同的方式（测试套件在所有方面都失败了，我没有进一步查看）。

- BCS

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我认为在不同的文件（即不同的类）中，情况将是相同的。在类A的类型初始化期间，将要求初始化类B，而类B将发现对类A的空引用。 - Panos

现在，在同一类（局部类）的文件之间，可能由预处理器确定是否成功。 - Panos

那么如果A引用了B.b，那么初始化A.a会使B.b增加？ - BCS

Answer 1

请查看C#规范的第10.4节了解此处的规则：

当类被初始化时，该类中的所有静态字段首先被初始化为它们的默认值，然后按文本顺序执行静态字段初始值设定项。同样地，当创建类的实例时，该实例中的所有实例字段首先被初始化为它们的默认值，然后按文本顺序执行实例字段初始值设定项。可能会观察到具有变量初始值设定项的静态字段处于其默认值状态。但是，出于风格上的原因，强烈不建议这样做。

换句话说，在您的示例中，'b'被初始化为其默认状态（null），因此在'a'的初始化程序中引用它是合法的，但会导致NullReferenceException。

这些规则与Java的规则不同（请参见JLS第8.3.2.3节，其中关于前向引用的规则更为严格）。

- Cowan

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我问的问题得到了很好的回答。然而，似乎我没有问我想问的问题：跨文件怎么办？ - BCS

我不是C#高手（只是知道在哪里找），但请查看http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa645612(VS.71).aspx --“可以构造循环依赖项，允许观察具有可变初始值的静态字段处于其默认值状态”。这有帮助吗？ - Cowan

@Cowan 不完全是。它没有解决跨文件问题。 - BCS

Answer 2

似乎取决于代码行的顺序。以下代码可以正常工作：

static private List<int> a = new List<int>() { 1 };
static private List<int> b = new List<int>() { a[0] };

虽然这段代码无法工作（会抛出NullReferenceException异常）

static private List<int> a = new List<int>() { b[0] };
static private List<int> b = new List<int>() { 1 };

显然，递归依赖关系没有规则。但有一个奇怪的现象是编译器并没有抱怨...

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编辑 - 在"跨文件"情况下会发生什么？如果我们声明这两个类：

public class A {
    public static List<int> a = new List<int>() { B.b[0] };
}
public class B {
    public static List<int> b = new List<int>() { A.a[0] };
}

尝试使用以下代码访问它们：

try { Console.WriteLine(B.b); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message.); }
try { Console.WriteLine(A.a); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message); }
try { Console.WriteLine(B.b); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message); }

我们得到了这个输出：

we are getting this output:

The type initializer for 'A' threw an exception.
Object reference not set to an instance of an object.
The type initializer for 'A' threw an exception.

因此，在静态构造函数 A 中初始化 B 导致异常，并使字段 a 保留了默认值（null）。由于 a 是 null，b 也无法正确初始化。

如果我们没有循环依赖，一切都能正常工作。

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编辑：以防您没有阅读评论，Jon Skeet 提供了一篇非常有趣的阅读材料：静态构造函数和类型初始化器之间的区别。

- Panos

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这是确定的。当类型首次被引用时，静态构造函数将被调用。 - Panos

在这里要注意静态变量初始化程序和静态构造函数之间的区别。根据是否存在静态构造函数，类型初始化发生的时间有不同的规则。请参见http://pobox.com/~skeet/csharp/beforefieldinit.html。 - Jon Skeet

Answer 3

个人建议去掉静态初始化器，因为它不够清晰，并添加静态构造函数来初始化这些变量。

static private List<int> a;
static private List<int> b;

static SomeClass()
{
    a = new List<int>() { 0 };
    b = new List<int>() { a[0] };
}

这样你就不必猜测正在发生什么，而且你的意图也会更加清晰明确。

- Bryant

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请注意，这些代码片段在运行时并不完全等效：http://pobox.com/~skeet/csharp/beforefieldinit.html - Jon Skeet

Answer 4

是的，你很幸运。C#似乎按照类中出现的顺序执行代码。

static private List<int> a = new List<int>() { 0 };
static private List<int> b = new List<int>() { a[0] };

可以工作，但是……

static private List<int> b = new List<int>() { a[0] };
static private List<int> a = new List<int>() { 0 };

会失败。

我建议将所有的依赖项放在一个地方，静态构造函数是这个地方。

static MyClass()
{
  a = new List<int>() { 0 };
  b = new List<int>() { a[0] };
}

- sambo99