C#關於不變值這件事-1 : 常數Const & ReadOnly－聆風之境

***所以說啊常數是什麼***

依據 C#程式設計手冊，常數(Constants)的定義為 : Constants are immutable values which are known at compile time and do not change for the life of the program.

常數是在編譯時期就已經知道的，一個不會改變的數值，並且在程式的生命週期中都不允許修改。(不允許修改很重要，請抄寫50次)

且常數可以為特別的數值提供有意義的名稱，而非Magic Number ，影響程式的可讀性

在學程式時，常被用來舉例的就是圓周率。每個人國中小絕對都學過，3.1415926..........

大家都知道，圓周率是不會變的，但如果被不知情的( ? )其他工程師改了，那真的是欲哭無淚，覺得不知道是誰在整自己~

這種類型(恆不變的數值)，我們就會宣告為常數~

一開始寫Java的時候，常數很單純，final 就對了 ~~( 後來聽說還有另一個 )~~

開始寫C#之後，卻有點懷疑人參~

( 這次寫的內容有點長，急著找答案的人歡迎看懶人包 : 點我 )

***C#的const及readonly***

在Google搜尋「C# 常數」，其實十有八九出現的還是const

但夜路走多了，會發現其實還有另一個牽扯不清的關鍵字 : readonly

在Google搜尋的話，兩者因其不同的特性，可以找到很多不同的稱呼

const : Constants常數，稱之為「靜態常數」，或稱「編譯階段常數」

　　　　　　在編譯階段即解析常數運算式，並將其值指派給所宣告的常數。

readonly : 字面意思「唯讀」，又稱「動態常數」，或稱「執行階段常數」

　　　　　　在執行時才獲得實際的數值。

到底實際上有什麼差別? 讓我們看下去~

***先來談談const ( Constants ) ***

**const的宣告**

使用const關鍵字，只有C#內建型別，如數值、布林、字串或是Null參考可以被指定為常數。

Null參考是指說，如果const的類型是參考型別，那只能指定其為Null。

關於為什麼 const 在參考型別只能指派為 null , 這點有不少討論文章。主要是因為對 const 來說，其等號右方只能指定為常數。

至於到底有沒有作用，則是見仁見智，有些說法覺得指派 const 為 null ，也可以是增加可讀性的一種。

而在生命週期部分，const可用來宣告常數欄位或區域常數，且在宣告時就必須指派其數值，否則會出現錯誤:「需要為const欄位提供值」

且如前面所提，因const為靜態常數無法被指派非常數運算式，常數運算式是在編譯時期即可評估。

上面的說法感覺很難理解 XD 可以參考下圖 : 無法指派Math.Sin的數值給const，因其是在執行階段運算，故出現錯誤。

如果在編譯階段，試圖修改const的值，會出現錯誤:「指派的左側必須是變數、屬性或索引子。」

**命名規則**

在開發的潛規則中，還是會比較常聽到建議 const常數在命名時使用全大寫Upper Case，並在每個單字間以 _ ( underscore character ) 分隔，與一般變數、屬性作區別。

不過這還是以團隊開發規範為主，畢竟每個人見解還是不太相同。

**存取修飾詞**

可標記存取修飾詞(Access modifiers, 如 : public private internal... aso)，來定義如何存取常數。

**Static靜態化**

一個 const 常數成員，即被編輯器視為static，其數值在所有實體都相同。

因此 const 不需要標為 static，會出現錯誤:「常數不可標記為static」。

常數的存取方式與 static 欄位相同 : 若不是在定義常數的類別中欲呼叫該常數，則使用類別名稱做為前置、句號(a period)及常數名稱的格式來存取。

**特色**

事實上，編譯器在C#中遇到 constant 識別碼時(例如 : January)，會在轉為中繼語言(Intermediate Language, IL)時替代為字面數值。

故在執行階段並沒有變數位址關連到常數。

也因const常數沒有占用記憶體，效能較快，但無法以址傳遞，並且無法作為表示式(Expression)的左值 ( 無法放在指派運算子= 的左方 )。

但也因為 const 在中繼語言會轉為字面數值，如果有參考到定義在其他程式碼 ( 如 : dll ) 的常數，當該 dll 有修改常數的數值，你的程式仍會持有(Hold)原本的字面常數，直到妳重新編譯。

網路上大部分不建議使用 const , 也是因為此點。

(請原諒不專業寫手的圖畫得很爛www)

***那麼readonly呢?***

**readonly的宣告**

相較於const, readonly的規則少很多~

基本型別以至於類別、結構或陣列等等，都可以使用 readonly 修飾詞。同樣的，readonly可指派非常數運算式。

但無法宣告為區域變數在方法中使用，會顯示 : 「修飾元'readonly'對此項目無效」

可宣告為 readonly 的型別種類繁多、族繁不及備載。相對的就不是那麼單純，藏著一點小小的秘密。

對於 readonly基本型別和 readonly參考型別，是有一個很大的差異的 : 「參考型別是記錄其存放數值的記憶體位置，如果一個參考型別欄位是readonly，則其必定參考同一物件。

此物件不可重新指派，readonly修飾詞會預防其被不同的物件取代。然後，readonly修飾詞不會防止物件中的資料欄位被修改。」

看起來很長很饒舌，其實就一句話 : 宣告為 readonly 的物件無法重新指派記憶體位置，但該類別的屬性及欄位，不會受物件的 readonly 影響，仍可以修改。

另外相較於 const 而言比較特別的是，readonly 欄位可在宣告或建構函式中賦值。這是什麼意思呢?

就是說，除了在一開始宣告時指派值之外，我們也可以選擇保留到建構式 Constructor 中再指派值。(不知道建構式是什麼的快去查~~~)

因此，readonly 欄位可能會因使用的建構函式而有不同的值( 不像 const 須在一開始宣告時即指定 )，並且之後無法被修改。

By the way，在 Constructor 中可以不受限的重新指派 readonly 欄位。(下面再加一行 CONST_CODE = 5 也沒有問題)

在離開建構子之後就無法再被指派。如果編譯時，在一般函式中修改readonly欄位數值，會出現錯誤:「無法予與指派值的唯讀欄位」

**關於CA2104**

其實這只是在Microsoft Docs中看到的一個無聊小概念，而且也已經過時了。沒有興趣的朋友可以直接跳到下一小段 : 傳送門

在 Microsoft Docs 中的 readonly 說明提到一個Warning CA2104 : 「An externally visible type that contains an externally visible read-only field that is a mutable reference type may be a security vulnerability and may trigger warning CA2104 : "Do not declare read only mutable reference types."」

好，看得一頭霧水。那我們看看中文版本的Microsoft Docs : 「外部可見的類型（包含可變動參考型別的外部可見唯讀欄位）可能是安全性弱點，可能會觸發警告 CA2104 ：「不要宣告唯讀的可變動參考型別」。」

嗯，好。阿鬼你還是說英文吧 ( ? ) XDDD

總之多翻了幾篇後，可以發現 : 「此警告規則 CA2104 已過時，在VS2017後的版本含2019都已移除。」

但基於好奇還是多看了一下，找到一段範例碼如下

StringBuild 為可變動參考類型，其為外部可見唯讀欄位(public readonly)。而 string 是不可變參考型別，即具現化後其值永遠不會變更，

作為 readonly 的 StringBuilder 不但可以重新指派，還可以修改其值。

真是讓我受了大大的驚嚇QQ

好像目前透過某種設定，還是可以出現警告 (畢竟太嚇人) ，不過暫時就先至此，沒深入查看下去了~

(沒事還是別這樣寫嚇人XD 知道一下就好)

**Static靜態化**

在其他文章，常會看到 readonly 與 static 搭配使用。

是的沒錯，readonly 並非預設 static，如欲使用請自行加上。

**特色**

前面有提到，const 沒有耗用記憶體，因此有較佳的效能。既然如此，有什麼理由要用 readonly ?

readonly 因為要保存常數，所以有耗用記憶體，但也因此有較好的彈性、使用上較靈活。

靈活? 怎麼樣的靈活? 他可以旋轉360度嗎? ( 大誤

記得前面講的，當引用來自其他的程式庫(dll) 的 const 常數時，因其在中繼語言被轉為字面數值，使引用方的 dll 也需要重新建置，才能取得更改後的數值。

但如果是 readonly 常數，則引用方的 dll 就不需要重新建置。你問說為什麼? 因為 readonly 所記憶的是路徑，而不是字面數值啊~!

***剛好看到的某個範例***

另外在數篇文章海中，有篇還真的是長了見識，也或是我太孤陋寡聞。 XDD

有寫過程式的人應該都知道，通常我們必須先宣告一個變數，之後才能使用，否則編譯階段會出現錯誤。

之前剛接觸 JavaScript 時，就被 Hoisting 開啟了新的三觀，卻沒想到在C#也可以體驗到 XD

其實在IDE訊息中已經寫得很清楚，中文是 : 「欄位初始設定式無法參考非靜態欄位、方法或屬性」，所以當你加上了static ...

不但可以編譯通過， A 還出乎意料的是0~ 但細想想的話，就會覺得好個不意外

只是在文章中的例子是加上 static readonly, 讓我們來看看結果

跟沒有加上 readonly 時是一樣的結果

在一些介紹 static readonly 的範例中看到 , 但實際上這個結果跟 readonly 並沒有關係，而是來自於 static 的概念

特此說明~有錯請糾~

***補充 : 看到某個常數的寫法***

Microsoft Dosc : How to define constants in C# 中提到，可以建立一個名稱為 Contants 的靜態類別，再把常數都放進去

這樣需要以類別名稱限定詞呼叫時，可以幫助你跟你的小夥伴們都知道，這類別中的數值都是常數~

***最後的最後***

這篇不知不覺參考資料越看越多、文章越寫越久，大概前前後後搞了一個月有吧。

明明是很簡單的概念，卻藏了很多的細節~

很多文章最後都會建議使用 readonly 而非 const。因為 readonly 的彈性, 可以避免更改其值後，可能相關程式都需要重新發佈的問題。

但以我自己來說，還是會把 readonly 視為唯讀而非常數，畢竟兩者在使用的根本上，有不同的目的。

我還是較傾向一篇國外文章( Const vs Static vs Readonly in C# )的說法 :
如果你確定這個數值永遠、永遠、永遠不會變動 ( 圓周率或是其他理科方面的公式常數 )，那你還是可以使用const。
但如果你不確定這個值會不會變動 ( 公司內部自定義之類 )，那保險起見，你還是用readonly。

小妹才疏學淺，以上內容若有任何錯誤或缺漏的地方，都歡迎大家分享或詢問~

***

另外如果有點進參考資料的話，應該會發現部分文章提及 get & enum

enum 類型可定義整數內建類型的具名常數 (例如 int、uint、long 等等)。

get 則是來自於 C# 3.0 的自動實作屬性 (auto implemented properties)

因為此篇已經太長了，連我自己都受不了，就留待之後另外發文了~

(欠文越來越多...)

~~終於收尾囉~~~

***來個懶人包***

	const	Readonly
常數類型	靜態常數	動態常數
指派階段	編譯階段常數	執行階段常數
宣告型別	C#內建型別如布林、數值和字串，及null參考	基本型別以至於類別、結構或陣列等
指派數值	宣告時就必須指派其數值	可在宣告或建構函式中賦值
生命週期	可宣告常數欄位或區域常數	無法宣告為區域常數
靜態類別	是，預設static	否，預設非static
優　　點	效能佳	有彈性