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如何确定一个类在 C# 中是否不可变？

恐怕这是一个非常愚蠢的问题，但我一定遗漏了一些东西。

为什么要使用String.Copy(string)？

文档说方法

创建一个新的 String 实例，其值与指定的 String 相同。

由于字符串在 .NET 中是不可变的，所以我不确定使用这种方法有什么好处，因为我认为

出于所有实际目的，似乎会产生与

也就是说，除了正在进行的任何内部簿记以及复制不是ReferenceEquals到 otherString 的事实之外，没有可观察到的差异 - String 是一个不可变类，其相等性基于值，而不是身份。（感谢@Andrew Hare 指出我最初的措辞不够精确，无法表明我意识到Copying 和 not 之间存在差异，但担心缺乏有用的差异。）

当然，当传递一个null参数时， Copy 会抛出一个ArgumentNullException，并且“新实例”可能会消耗更多内存。后者似乎几乎没有好处，而且我不确定 null 检查是否足以保证整个 Copy 方法的好处。

谢谢。

很抱歉标题有点啰嗦——如果我能想出一个简洁的标题，我就不必问这个问题了。

假设我有一个不可变的列表类型。它有一个操作，该操作Foo(x)返回一个新的不可变列表，其中指定的参数作为末尾的额外元素。因此，要建立一个值为“Hello”、“immutable”、“world”的字符串列表，您可以编写：

（这是 C# 代码，如果您觉得语言很重要，我对 C# 建议最感兴趣。从根本上说，这不是语言问题，但语言的习语可能很重要。）

重要的是现有列表不会被更改Foo- 所以empty.Count仍然会返回 0。

获得最终结果的另一种（更惯用的）方法是：

我的问题是：Foo 最好的名字是什么？

编辑 3：正如我稍后透露的那样，类型的名称实际上可能不是ImmutableList<T>，这使位置清楚。相反，想象一下它是TestSuite并且它是不可变的，因为它所属的整个框架都是不可变的......

（编辑 3 结束）

到目前为止我提出的选项：

• Add：在 .NET 中很常见，但意味着原始列表的突变
• Cons: 我相信这是函数式语言中的正常名称，但对于那些没有使用此类语言经验的人来说毫无意义
• Plus: 到目前为止我最喜欢的，这对我来说并不意味着突变。显然这也在Haskell 中使用，但期望略有不同（Haskell 程序员可能希望它将两个列表添加在一起，而不是向另一个列表添加单个值）。
• With：与其他一些不可变的约定一致，但在 IMO 中没有完全相同的“附加性”。
• And: 不是很详细。
• + 的运算符重载：我真的不喜欢这个；我一般认为运算符应该只应用于较低级别的类型。不过我愿意被说服！

我用来选择的标准是：

• 给出方法调用结果的正确印象（即它是带有额外元素的原始列表）
• 尽可能清楚地表明它不会改变现有列表
• 像上面的第二个例子一样，当链接在一起时听起来很合理

如果我不够清楚，请询问更多详细信息...

编辑 1：Plus这是我更喜欢Add. 考虑这两行代码：

在我看来（这是个人的事情），后者显然是有问题的——就像写“x + 5;”一样。作为自己的声明。第一行看起来没问题，直到您记住它是不可变的。Plus事实上，加号运算符本身不会改变其操作数的方式是我最喜欢的另一个原因。如果没有运算符重载的轻微恶心，它仍然给出相同的含义，其中包括（对我而言）不改变操作数（或在这种情况下的方法目标）。

编辑2：不喜欢添加的原因。

各种答案都是有效的：“使用 Add。这就是DateTime它的作用，并且String具有Replace不会使不变性明显的方法等。” 我同意 - 这里有优先级。但是，我看到很多人打电话DateTime.AddorString.Replace并期待 mutation。有很多新闻组问题（如果我仔细研究的话，可能还有一些问题），这些问题的答案是“你忽略了 ; 的返回值String.Replace；字符串是不可变的，会返回一个新字符串。”

现在，我应该揭示这个问题的一个微妙之处——该类型实际上可能不是一个不可变列表，而是一个不同的不可变类型。特别是，我正在开发一个基准测试框架，您可以在其中向套件添加测试，并创建一个新套件。可能很明显：

不会完成任何事情，但是当您将其更改为：

看起来应该没问题。而对我来说，这使错误更清楚：

那只是乞求：

理想情况下，我希望我的用户不必被告知测试套件是不可变的。我要他们掉进成功的坑里。这可能是不可能的，但我想试试。

对于通过仅谈论不可变列表类型来过度简化原始问题，我深表歉意。ImmutableList<T>并非所有收藏都像:)那样具有自我描述性

有没有办法在 C# 中存储指向不可变类型（如字符串）的指针？如何执行：Instance1.SomeFunction(out MyString);

，并在 Instance1 中存储指向 MyString 的指针？

我知道 C# 得到了很多并行编程支持，但是 AFAIK 仍然没有用于副作用验证的构造，对吗？

我认为既然 C# 已经布局，那就更棘手了。但是有计划把它放进去吗？还是 F# 是唯一具有副作用验证构造的 .NET 语言？

In Real World Haskell, there is a section titled "Life without arrays or hash tables" where the authors suggest that list and trees are preferred in functional programming, whereas an array or a hash table might be used instead in an imperative program.

This makes sense, since it's much easier to reuse part of an (immutable) list or tree when creating a new one than to do so with an array.

So my questions are:

• Are there really significantly different usage patterns for data structures between functional and imperative programming?
• If so, is this a problem?
• What if you really do need a hash table for some application? Do you simply swallow the extra expense incurred for modifications?

可能重复：
为什么可变结构是邪恶的？

我在很多地方都读过它，包括这里，最好将结构设为不可变。

这背后的原因是什么？我看到许多 Microsoft 创建的可变结构，例如 xna 中的结构。BCL 中可能还有更多。

不遵守本指南的利弊是什么？

在 Ruby中，一些方法有?一个问号（include?

但是为什么有些方法有感叹号（!）而其他方法没有呢？

这是什么意思？

我已经阅读了几篇关于不变性的文章，但仍然没有很好地遵循这个概念。

我最近在这里发了一个帖子，其中提到了不变性，但是由于这本身就是一个主题，所以我现在正在制作一个专门的帖子。

我在过去的帖子中提到，我认为不变性是使对象只读并赋予其低可见性的过程。另一位成员说这与那件事没有任何关系。此页面（系列的一部分）使用不可变类/结构的示例，并使用只读和其他概念将其锁定。

在这个例子中，状态的定义到底是什么？状态是一个我还没有真正掌握的概念。

从设计指南的角度来看，不可变类必须是不接受用户输入并且真的只返回值的类？

我的理解是，任何只返回信息的对象都应该是不可变的并且“锁定”，对吗？因此，如果我想使用该方法在专用类中返回当前时间，我应该使用引用类型，因为它可以作为类型的引用，因此我可以从不变性中受益。

我正在尝试在 C++ 中创建不可变类型（类），

我这样做是为了让所有方法“又名成员函数”都不会修改对象并返回一个新实例。

我遇到了很多问题，但它们都围绕 C++ 中的引用类型。

一个示例是通过引用传递相同类类型的参数时：

该错误是由通过引用传递值引起的。相反，如果我是按值传递引用，那么上面的错误行就不会是错误！

考虑一个 Java/C# 示例

我怎样才能在 C++ 中做这样的事情？我知道我可以使用指针，但后来我遇到了整个内存管理混乱。我不想担心谁拥有对对象的引用。

理想情况下，我想将类设计为类似于 python 中的不可变字符串；您可以在没有注意到甚至不知道它们是不可变的情况下使用它们，并且它们的行为符合您的预期；他们只是工作。

编辑

当然，我可以通过按值传递或使用临时变量（这是我目前正在做的）来解决它。我要问的是“如何在 C++ 中按值传递引用”

我期待答案围绕 STL 中的某些内容展开，我目前正在研究 smart_ptr 模板系列。

更新

感谢您的回复，我意识到指针无法逃脱。（见我的另一个问题，这真的是对这个问题的跟进）