为什么C＃号码类型是不可变的？

Question

为什么int和double是不可变的？ 每次要更改值时返回新对象的目的是什么？

我问的原因是因为我正在创建一个类： BoundedInt ，它有一个值以及一个上限和下限。 所以我想知道：我是否应该使这种类型不变？ （或者它应该是一个struct吗？）

Answer 1

首先：

每次要更改值时返回新对象的目的是什么？

我想你可能会错误地认为价值类型是如何运作的。 这可能不像你想象的那样昂贵的操作; 它只是覆盖数据（与例如新内存的动态分配相反）。

其次：这是一个非常简单的例子，说明为什么数字是不可变的：

5.Increase(1);
Console.WriteLine(5); // What should happen here?

当然，这是一个人为的例子。 所以让我们考虑一些更复杂的想法。

可变参考类型

首先，有一个：如果Integer是一个可变的引用类型怎么办？

class Integer
{
    public int Value;
}

然后我们可以得到这样的代码：

class Something
{
    public Integer Integer { get; set; }
}

和：

Integer x = new Integer { Value = 10 };

Something t1 = new Something();
t1.Integer = x;

Something t2 = new Something();
t2.Integer = t1.Integer;

t1.Integer.Value += 1;

Console.WriteLine(t2.Integer.Value); // Would output 11

这似乎t2.Integer = t1.Integer直觉：线t2.Integer = t1.Integer只是复制一个值（实际上，它确实;但“值”实际上是一个引用），因此t2.Integer将保持独立于t1.Integer 。

可变值类型

当然，这可以通过另一种方式来处理，将Integer保持为值类型但保持其可变性：

struct Integer
{
    public int Value;

    // just for kicks
    public static implicit operator Integer(int value)
    {
        return new Integer { Value = value };
    }
}

但现在让我们说我们这样做：

Integer x = 10;

Something t = new Something();
t.Integer = x;

t.Integer.Value += 1; // This actually won't compile; but if it did,
                      // it would be modifying a copy of t.Integer, leaving
                      // the actual value at t.Integer unchanged.

Console.WriteLine(t.Integer.Value); // would still output 10

基本上， 价值观的不变性是非常直观的 。 相反的是非常不直观的。

我猜这是主观的，但公平地说;）

Answer 2

作为一个可变对象，你必须在更改它之前锁定一个int变量（在任何从不同线程写入你的int的多线程代码中）。

为什么？ 假设您正在增加一个int ，如下所示：

myInt++

在引擎盖下，这是一个32位数字。 从理论上讲，在32位计算机上你可以加1，这个操作可能是原子的; 也就是说，它将在一个步骤中完成，因为它将在CPU寄存器中完成。 不幸的是，它不是; 还有比这更多的事情。

如果另一个线程在增加中间时突变了这个数字怎么办？ 你的号码会被破坏。

但是，如果在增加对象之前创建对象的线程安全副本，则对线程安全副本进行操作，并在增量完成时返回新对象，保证增量是线程安全的。 它不会受到原始对象上发生在其他线程上的任何操作的影响，因为您不再使用原始对象。 实际上，您已使对象不可变。

这是函数式编程背后的基本原理; 通过使对象不可变，并从函数返回新对象，您可以免费获得线程安全。

Answer 3

整数变量是可变的。 但是，整数文字是常量，因此是不可变的。

int i = 0;

// Mutation coming!
i += 3;

// The following line will not compile.
3 += 7;

使用readonly可以使整数字段不可变。 同样，整数属性可以是get-only。

Answer 4

将BoundedInt作为可变类型是有意义的，因为它表示在任何时间点具有特定值的变量，并且该值可以更改但仅在某个范围内。

但是整数本身不是变量，因此它们不应该是可变的。

Answer 5

任何具有值语义的东西都应该在C＃中是不可变的。

可变类不能具有值语义，因为您无法覆盖赋值运算符。

MyClass o1=new MyClass();
MyClass o2=o1;
o1.Mutate();
//o2 got mutated too
//=> no value but reference semantics

可变结构很难看，因为你可以在一个临时变量上轻松调用一个变异方法。 特别是属性返回临时变量。

MyStruct S1;
MyStruct S2{get;set;}

S1.Mutate(); //Changes S1
S2.Mutate();//Doesn't change S2

这就是为什么我不喜欢大多数Vector库在他们的Vector结构中使用像Normalize这样的变异方法。

Answer 6

我正在与神经网络合作开展一个学术项目。 这些网络使用双精度计算繁重。 我在亚马逊云上在32个核心服务器上运行了好几天。 在分析应用程序时，最重要的性能问题是双重分配！ 拥有一个具有可变类型的专用命名空间是公平的。 可以强制执行“不安全”关键字以进行其他预防措施。