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C# with表达式和记录类型 C#如何非破坏性地修改不可变对象

星降

星降

发布时间:2026-01-31 06:47:13

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来源于php中文网

原创

with表达式仅支持record类型或显式实现Clone+with模式的自定义类型;普通class/struct不支持,编译报CS8955;record的with是浅拷贝且依赖init属性,嵌套更新需显式链式调用。

c# with表达式和记录类型 c#如何非破坏性地修改不可变对象

with 表达式只能用于 record 类型或支持 Clone + with 模式的自定义类型

不是所有 C# 类都能用 with。只有 record(包括 record classrecord struct)原生支持 with 表达式;普通 classstruct 即使字段全只读,也不行。C# 编译器会为 record 自动生成一个隐藏的 Clone 方法和带初始化器的构造逻辑,with 本质是调用这个机制。

常见错误现象:CS8955 “with” expression cannot be applied to expression of type 'MyClass' —— 这说明你试图对非 record 类型使用 with,编译器直接拒绝。

  • 若你已有旧类,想获得 with 能力,最简单方式是把它改写为 record class MyRecord(...)
  • record struct 同样支持 with,但要注意值语义下复制开销,尤其含大数组或嵌套对象时
  • 自定义类型可通过实现 Clone() 并重载 with 相关操作符模拟行为,但这是手动模拟,不被语言级 with 识别

record 的 with 是浅拷贝,嵌套 record 需显式更新

with 不会递归克隆嵌套的不可变对象。如果 record 字段本身是另一个 record,修改外层字段时,内层对象引用不变 —— 这是“非破坏性”的一部分,但也容易误以为已更新深层结构。

record Address(string Street, string City);
record Person(string Name, Address Addr);

var p1 = new Person("Alice", new Address("123 St", "NYC")); var p2 = p1 with { Name = "Bob" }; // OK:Addr 引用未变 var p3 = p1 with { Addr = p1.Addr with { City = "LA" } }; // 必须显式链式 with

  • 漏掉嵌套 with 是最常见 bug 来源:你以为 p1 with { Addr.City = "LA" } 合法,但它语法错误 —— with 只支持顶层字段赋值
  • 字段是 stringint 等值类型或 record 时安全;若是 class(如 List),即使外层是 record,内部集合仍可被意外修改
  • 若需深不可变性,应避免在 record 中持有可变引用类型,或封装为只读包装(如 IReadOnlyList

record 的 init 属性与 with 的配合关系

with 修改的字段必须声明为 init(或 get; init;),不能是纯 get;。C# 编译器生成的 with 构造逻辑依赖 init 语义:允许在对象创建后一次性设置,之后冻结。

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  • 定义 record 时不写访问修饰符,默认所有位置参数都生成 init 属性;但若手动声明属性,必须显式写 public string Name { get; init; }
  • 如果字段是 get; private set;with 无法修改它 —— 编译器不认为它是“可 with 的”
  • 混合使用:record 中可同时存在 init 字段(支持 with)和只读字段(如 DateTime CreatedAt { get; } = DateTime.Now;),后者在 with 中保持原值

性能与分配:每次 with 都创建新实例,没有就地修改

with 表达式必然分配新对象,无论是否实际修改字段。它不复用原实例内存,也不触发任何“变更检测”优化 —— 就是调用生成的克隆构造器,然后按需覆盖字段。

  • 高频调用 with(如游戏帧循环中更新 entity 状态)可能引发 GC 压力,此时应评估是否真需要不可变语义,或改用可变状态+手动快照
  • 对比 struct:record struct 的 with上复制,无 GC 开销,但值语义下传参/返回成本更高,且不适用于大尺寸数据
  • 调试时注意:两个逻辑等价的 record 实例(字段值全同)用 == 比较返回 true,但引用 ReferenceEquals 一定为 false

真正难的是设计好嵌套层级和边界 —— 什么时候该用 record,什么时候该用 sealed class + 手动 builder,取决于你是否需要结构相等、模式匹配,以及谁来控制“不可变”的粒度。

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