为什么C#不支持在类/方法级别上使用const？

Question

我一直在想为什么C#不支持在类或方法级别上使用const。我知道Jon Skeet长期以来一直希望支持不可变性，并且我认为使用C++函数const语法可能会有所帮助。通过在类级别添加const关键字，我们将拥有完全的支持。

现在，我的问题是，C#团队没有开发此类支持的原因是什么？

我想通过编译时检查或使用属性创建所有内容，而无需更改CLR即可完成。我不介意代码能够通过反射覆盖const行为。

想象一下：

const class NumberContainer
{
    public int Number { get; }
}

这样的类只能在构造时进行填充，因此我们需要一个构造函数来接收一个整数参数。

另一个例子是方法级别的 const：

public int AddNumbers(NumberContainer n1, NumberContainer n2) const
{
   return n1.Number + n2.Number;
}

在其自身类或传递给它们的引用类型实例中，常量级别方法不应该能够更改状态。此外，在其作用域内，常量级别函数只能调用其他常量级别函数。

我不确定Lambda表达式和委托是否会使一切变得太难（或不可能）实现，但我相信有更多语言和编译器设计经验的人可以告诉我。

正如Steve B在评论中指出的那样，readonly的存在使事情变得更加复杂，因为在runtime期间，const和readonly非常接近，但是readonly值无法在编译时确定。我想我们可以有const和readonly级别，但这可能会太令人困惑了吧？

那么，为什么不实现这个功能呢？是可用性问题（对于新用户来说，理解C++中的常量性通常很困难），语言设计问题（无法完成）还是简单地优先考虑问题（不可变性热潮的日子已经过去了）..？

- cwap

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你的问题基本上是在问“为什么这种语言没有 X 特性” - 简单来说：要么该特性还未被提出、考虑、批准、范围确定、设计、实现、测试、文档化、部署（并且需要权衡该资源的其他可能用途和语言膨胀的影响），要么有些已经被考虑过而被认为不可取或推迟。并不是每一种编程语言都会自动拥有所有可能的特性。 - Marc Gravell

@Adam确实，“因为这不是一个好的时间利用方式”是一个合理的第一假设。Eric Lippert在这里添加了注释。 - Marc Gravell

@MarcGravell 我今天早上还没有喝足够的茶来理解Eric Lippert的博客文章...哈哈 - Adam Houldsworth

我知道实现这样的功能是很昂贵的，我也知道其他的特性可能优先级更高。我只是想了解实现这样一个功能的后果，以及为什么它会如此昂贵，而且（也许）不够重要。 - cwap

我明显不理解C++中的const。 - Jodrell

Answer 1

冒着有些循环的解释风险，C#不支持const是因为CLR根本不支持。 CLR不支持它是因为它与CLS标准相差太大。

只有很少数语言有这个概念。C语言支持const，在C#中可以用readonly关键字很好地支持。但是当然最重要的是C++，它对const有更广泛的适用性，毫无疑问这也是你寻找的那个。我不会明确指出const应该意味着什么，那本身就是一个棘手的问题，只谈“const性”，即应用const的属性。

const-ness的麻烦在于需要执行它。在C#中，当任意其他语言可以使用C#类而完全忽略const-ness时，这是一个问题，因为该语言不支持它。因此，因为C#支持它，将其添加到每种其他CLS语言中显然是非常不切实际的。

在C++中，执行性也是一个问题。因为语言还支持const_cast<>。任何客户端代码都可以迅速无法诊断地删除const性。您不应该这样做，但是有时您必须这样做。因为有两种const-ness，严格的和可观察的。与私有const-ness和公共const-ness大致类似。随着时间的推移，语言中添加了mutable关键字，以尝试处理对可观察const-ness的需求，因此至少可以避免不可避免地使用const_cast<>。有些人说C++是一种困难的语言。C#很少听到那种声音。

- Hans Passant

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最佳答案！非常感谢，讲得很清楚明白！ - cwap

Answer 2

您说CLR不需要更改，但请考虑，在编译的程序集中没有标准的表达“const”性质的方法，并且这些程序集可能根本不会被C#代码使用。这不是您可以仅为C#做的事情，您必须为所有.NET语言都做出相应的更改。

- Damien_The_Unbeliever

Answer 3

我认为情况是这样的，在C#中，const与C++中不同。

在C#中，您可以使用readonly关键字来获得与const相同的功能。

- Jamie Dixon

Answer 4

从你的问题中我无法确定，如何使用const关键字的重载会特别有益。

你的第一个例子可以合法地重写为

public class NumberContainer
{
    private readonly int number;

    public NumberContainer(int number)
    {
        this.number = number;
    }

    public int Number
    {
        get { return number; }
    }
}

也许，如果编译器无法确定这个类的不可变性（我不知道），那么一些属性可能会有用？

在您的第二个示例中，我不明白您的意图。如果一个函数返回一个常量值，那么它可以被替换为一个常量字段。

- Jodrell

Answer 5

在您提出const-class的建议中，您说：

“这样的类只能在构造时填充，因此我们需要一个构造函数来接收一个int参数。”

但是，通过使所有属性都为只读，您已经实现了您所说的内容。

我不能代表C#语言设计者发言，但也许不将const应用于许多其他结构的原因是因为添加它根本不值得花费，而您可以通过其他方式解决该问题（如上面和其他答案/注释中所描述）。

- Peter Monks

Answer 6

我曾经对以下情况感到惊讶：

class Vector
{
    private double[] m_data;
    public int Dimension {get;set;}

    public double this[int i]
    {
        get {return m_data[i];}
        set {m_data[i] = value;}
    }

    public Vector(int n)
    {
        this.Dimension = n;
        this.m_data = new double(n);
    }

    public static Vector Zero(int n)
    {
        Vector v = new Vector(n);
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            v[i] = 0.0;
        }

        return v;
     }

    public static readonly Vector Zero3 = Zero(3);
}

尽管Vector.Zero3是只读的，你不能对其进行赋值，但仍然可以访问它的组件，接着会发生以下愚蠢的事情:

Vector a = Vector.Zero3;
a[0]     = 2.87;

现在，由于a只是对Vector.Vector3的引用，因此后者也具有Vector.Vector3 [0] == 2.87！

我曾经掉进这个陷阱，后来我发明了一个非常简单的技巧，虽然不够优雅，但它可以实现其功能。

也就是说，在我假设生成静态只读“常量”的类中，我引入了一个布尔标志：

class Vector
{
    private double[] m_data;
    public int Dimension {get;set;}
    private bool m_bIsConstant = false;
    ...

    public double this[int i]
    {
        get {return m_data[i];}
        set 
        {
           if (!m_bIsConstant)
           {
                m_data[i] = value;
           }
        }
    }
    ...
    public static Vector Zero(int n)
    {
        Vector v = new Vector(n);
        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            v[i] = 0.0;
        }

        v.m_bIsConstant = true;
        return v;
     }
     ...
}

这个技巧可以确保你的静态只读变量永远不会被修改。

- Alex Konnen

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糟糕的建议。你不应该在索引器中使用setter，而是应该提取一个IReadOnlyVector接口。 - undefined