原文:[CLR via C#]7. 常量和字段

7.1 常量

  常量(constant)是一个特殊的值,它是一个从不变化的值。

  在定义常量时,它的值必须在编译时确定。确定之后,编译器将常量的值保存到程序集的元数据中。这就意味着只能为编译器认定的基元类型定义常量。
 
  C#是允许定义一个非基元类型的常量变量(constant variable),但这个值应设为null。
public sealed class SomeType {
//SomeType不是基元类型,但C#允许定义
//值为null的这种类型的一个常量变量
public const SomeType Empty = null;
}

  由于常量的值从不变化,所以常量总是被视为类型定义的一部分。所以,常量是静态成员,而不是实例成员。定义常量将导致创建元数据。

  代码引用一个常量符号时,编译器会在定义常量的程序集的元数据中查找该符号,提取常量的值,并将值嵌入生成的IL代码中。由于常量的值直接嵌入代码中,所以运行时不需要为常量额外分配内存。
  除此之外,不能获取常量的地址,也不能以传递引用的方式传递常量。
 
  基于上一条,假如A程序集只依赖于B程序集中的常量,那么编译后,即使删除B程序集,A程序集也不会受到影响,也是能找到B程序集中定义的常量值。
 
7.2 字段
 
  字段(field)是一种数据成员,其中容纳了一个值类型的实例或者对一个引用类型的引用。
 
  下表总结了应用于字段的修饰符:
CLR术语 C#术语 说明
Static static 这种字段是类型状态的一部分,而不是对象状态的一部分
Instance 默认 这种字段与类型的一个实例关联,而不是与类型本身关联
InitOnly readOnly 这种字段只能由一个构造器方法中的代码写入
Volatile volatile 看到访问这种字段的代码,编译器、CLR或硬件就不会执行一些"线程不安全"的优化措施
   
  CLR支持类型(静态)字段和实例(非静态)字段。对于类型字段,用于容纳字段数据的动态内存是在类型对象中分配的,而类型对象是在类型加载到一个AppDomain时创建的。什么时候要将类型加载到一个AppDimain中呢?通常是在引用了该类型的任何方法首次进行JIT编译的时候。
 
  对于实例字段,用于容纳字段数据的动态内存则是在构造类型的一个实例时分配的。
 
  由于字段存储在动态内存中,所有它们的值在运行时才能获取。字段还解决了常量存在的版本控制的问题。此外,字段可以是任何数据类型。
 
  CLR支持readonly字段和read/write字段。大多数字段是read/write字段,这意味着在代码执行过程中,字段可以多次改变。但是,readonly字段只能在一个构造器方法中写入(在这有人会有疑问,我可以直接定义readonly的值啊?比如private readonly int ss = 123;不必从构造器方法中写入?这问题,以后会提到)。注意,可以利用反射来修改readonly字段。
 
  下面演示了如何定义一个与类型本身关联的readonly静态字段和读/写静态字段。另外还定义了read/wite静态字段,以及readonly和read/write实例字段。
public sealed class SomeType {
// 这是一个静态readonly字段:在运行时对Random类进行初始化
// 它的值会被计算并存储到内存中
public static readonly Random s_random = new Random(); // 这是一个静态read/write字段
private static Int32 s_numberOfWrites = ; // 这是一个实例readonly字段
public readonly String Pathname = "Untitled"; // 这是一个实例read/write字段
private System.IO.FileStream m_fs; public SomeType(String pathname) {
// 这行修改只读字段Pathname
// 由于是在构造其中,所有可以进行修改
this.Pathname = pathname;
} public String DoSomething() {
// 该行读写静态read/write字段
s_numberOfWrites = s_numberOfWrites + ; // 这行读取readonly实例字段
return Pathname;
}
}

  在上述代码中,许多字段都是内联初始化的。C#允许使用内联初始化语法来初始化类的常量、read/write字段和readonly字段。在后面会讲到,C#实际是在构造器中对字段进行初始化的,字段的内联初始化只是一种语法上的简化而已。另外,在C#中使用内联初始化,有一些性能问题需要考虑,这些以后会着重讲解。

  注意,当某个字段是引用类型,并且该字段标记为readonly时,那么不可改变的引用,而非字段引用的值。
internal static class ReadOnlyReferences {
public sealed class AType {
// InvalidChars总是引用同一个数组对象
public static readonly Char[] InvalidChars = new Char[] { 'A', 'B', 'C' };
} public sealed class AnotherType {
public static void M() {
// 下面三行代码是合法的,可通过编译并运行
// 修改InvalidChars数组中的字符
AType.InvalidChars[] = 'X';
AType.InvalidChars[] = 'Y';
AType.InvalidChars[] = 'Z'; // 下一行代码是非法的,无法通过编译
// 因为不能让InvalidChars 引用别的什么东西
//AType.InvalidChars = new Char[] { 'X', 'Y', 'Z' };
}
}
}

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