C# 10：Record 的改進

這篇文章要說明的是 C# 10 對記錄類型（record type）做了哪些改進。

記錄（record）是從 C# 9 開始提供，而 C# 10 有兩處強化：

1. 宣告記錄類型時，可明確指定以結構（struct）作為真實型別。
2. 在記錄中改寫 ToString 方法時，可將其密封（sealed），以避免其他人——尤其是編譯器——改寫此方法。

接著對此兩處強化功能進一步說明。

以下內容需要具備 record 的基本知識，才比較好理解。可參閱〈C# 9：Record 詳解〉一文的說明。

以結構實作的記錄

C# 9 的記錄（record），其編譯後的程式碼是以類別的形式存在，所以是參考型別。

C# 10 新增了 record struct 語法，讓我們能夠指定使用結構來作為實際型別。例如：

public record struct Point(int X, int Y);

這裡使用了比較簡潔的「位置參數」語法來定義 Point 記錄。以此方式定義的記錄類型，實際上會被編譯成類似底下的程式碼：

public struct Point : IEquatable<Point>
{
	public int X { get; set; }
	public int Y { get; set; }
    ... 其餘省略
}

觀察重點 1：此記錄類型是以結構（struct）來實現（第 1 行），所以它是個實質型別（value type），而非參考型別（reference type）。換言之，它也會有實質型別的限制，例如不支援繼承。

觀察重點 2：以位置參數語法來定義的記錄，編譯器會自動產生對應的屬性；而編譯器為 record struct 產生的屬性並非唯讀，而是可以隨時修改的，如第 3～4 行的屬性 X 與 Y。這是 record struct 和單純宣告 record 的一個主要差異。

如果基於某些原因而必須使用 record struct，同時又希望整個結構是唯讀的，此時有兩種作法，一個是在宣告時加上 readonly 關鍵字：

public readonly record struct Point(int X, int Y);

另一種作法是改用一對大括號的寫法，以便我們可以更細緻地去設計每個屬性的行為：

public record struct Point
{
    public int X { get; init; }
    public int Y { get; init; }
}

如此一來，X 和 Y 便是 init-only 屬性，亦即只能在物件初始化的過程中賦值，隨後無法再修改其值。

ToString 方法可被密封

基礎知識：編譯器會幫我們自訂的 record 類型安插許多程式碼，其中包括改寫的 ToString 方法。

然而，當我們有多個自訂的記錄類型，彼此之間有好幾層繼承關係時，編譯器提供的這項功能反倒會出問題：位於繼承階層頂端的記錄如果想要把 ToString 的輸出結果固定下來，不讓後代亂改，這在 C# 9 是辦不到的，因為編譯器總是會替子代記錄改寫 ToString 方法。

於是有人想到，何不在基礎型別裡面加上 sealed 修飾詞來禁止後代修改呢？像這樣：

abstract record Point(int X, int Y)
{
    public sealed override string ToString() // C# 9: Error!
    {
        return $"({X},{Y})";
    }
}

在 C# 9，第 3 行無法通過編譯。錯誤訊息是：

Error CS8773: Feature 'sealed ToString in record' is not available in C# 9.0.

到了 C# 10，上列程式碼便可以通過編譯。如此一來，便可防止他人（特別是編譯器）改寫父代記錄的方法。

實作此功能的 Thomas Levesque 曾在某個留言板裡面說：「this feature isn't really to prevent a user from overriding the method, but to prevent the compiler from doing so.」

Happy coding!