C#中如何保证不可变性

Question

阅读了关于C#中不变性的很多内容，并理解它的好处（无副作用、安全的字典键、多线程...）后，我想到了一个问题：

为什么C#中没有一个关键词来断言一个类（或结构体）是不可变的？这个关键词应该在编译时检查，确保没有任何方式可以修改类（或结构体）。例如：

public immutable class MyImmutableClass
{
    public readonly string field;

    public string field2; //This would be a compile time error

    public readonly AnyMutableType field3; //This would be a compile time error


    public string Prop { get; }

    public string Prop2 { get; set; } //This would be a compile time error

    public AnyMutableType Prop3 { get; } //This would be a compile time error
}

我认为编译器的工作相当简单，因为它只需要检查以下几个方面:

- 所有公共字段均为只读。 - 所有公共属性仅具有 getter 方法。 - 所有公共字段或属性也具有不可变类型（简单值类型或不可变类/结构）。 - 所有公共函数或公共属性 getter 仅依赖于不可变字段或属性（如前所述的公共字段/属性，或符合相同限制的私有字段/属性）。当然，这包括 Equals()、GetHashCode() 和 ToString()。

这种设计可能存在一些问题：

- 编译器要知道编译类/结构是否不可变，可能需要在中间语言中进行更改。 - 只读泛型集合（例如IEnumerable）的不可变性将取决于类型的不可变性。所提议的immutable关键字在此情况下无用，因为即使IEnumerable是不可变的，您也不能声明它是不可变的。

这些原因足以说明该关键字不存在吗？ 我是否忽略了其他缺点？ 对于语言的大幅度更改，这是否仅仅不够必要？

- Daniel García Rubio

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这个链接是关于不可变类型的提案。 - Damien_The_Unbeliever

@Damien_The_Unbeliever 我认为那个不太可能，但是有一个“readonly struct”提案正在由“readonly ref”相关内容推动，很可能会在C# 7.x中实现。 - Marc Gravell

@MarcGravell - 我想那可能是我半记得的那个，但我的不可变搜索找到了我链接的那个。 - Damien_The_Unbeliever

该死，我本来要发表一个回答的；但我已经将其转储到了 gist 中，那里可能有一些有趣的信息：https://gist.github.com/mgravell/03dcf34005945fa494998c089e7246a5；值得一提的是，因为这里确实有上下文，所以我不同意它是纯粹基于个人观点的 - 但我不会投票再次开放，因为我的投票是自动绑定的... - Marc Gravell

谢谢提供信息！C#7中肯定有很棒的东西。结构体中的不可变性将是非常棒的。我也不明白为什么这个问题会是基于观点的，如果有人能帮助我改进问题... - Daniel García Rubio

我们还可以添加 public singleton class MySingletonClass 或类似 public dto class MyDTOClass 的内容。 - Fabjan

Answer 1

简短的回答是：因为没有人提出、规定、设计、实现、测试、文档化、翻译和支持该功能。

更长的回答涉及为什么要这样做，考虑到可以通过只读字段间接实现——它会增加什么好处。

对于类来说，这似乎相对较小。请注意，有一个 [ImmutableObject(true)] 属性可供使用，但没有任何功能或框架真正需要它，因此...没有人使用它。

曾经有一个提议在C#的未来版本中添加"readonly structs"（与 ref locals, Span<T> 等相关） - 但是：它已经死了并消失了。然而，ref readonly 的东西仍然存在，它旨在防止在 struct 实例方法中重新分配 this。

- Marc Gravell