const与readonly

      尽管你写了很多年的C#的代码，但是可能当别人问到你const与readonly的区别时候，还是会小小的愣一会吧~

      笔者也是在看欧立奇版的《.Net 程序员面试宝典》的时候，才发现自己长久以来竟然在弄不清出两者的情况下，混用了这么长的时间。的确，const与readonly 很像，都是将变量声明为只读，且在变量初始化后就不可改写。那么，const与readonly 这两个修饰符到底区别在什么地方呢？其实，这个牵扯出C#语言中两种不同的常量类型：静态常量（compile-time constants）和动态常量（runtime constants）。这两者具有不同的特性，错误的使用不仅会损失效率，而且还会造成错误。

      首先先解释下什么是静态常量以及什么是动态常量。静态常量是指编译器在编译时候会对常量进行解析，并将常量的值替换成初始化的那个值。而动态常量的值则是在运行的那一刻才获得的，编译器编译期间将其标示为只读常量，而不用常量的值代替，这样动态常量不必在声明的时候就初始化，而可以延迟到构造函数中初始化。

      当你大致了解上面的两个概念的时候，那么就可以来说明const与readonly了。const修饰的常量是上述中的第一种，即静态常量;而readonly则是第二种，即动态常量。那么区别可以通过静态常量与动态常量的特性来说明：

      1）const修饰的常量在声明的时候必须初始化;readonly修饰的常量则可以延迟到构造函数初始化

      2）const修饰的常量在编译期间就被解析，即常量值被替换成初始化的值;readonly修饰的常量则延迟到运行的时候

      此外const常量既可以声明在类中也可以在函数体内，但是static readonly常量只能声明在类中。

     

      可能通过上述纯概念性的讲解，对有些初学者有些晕乎。下面就一些例子来说明下：     

using System;

class P

{

    static 
readonly int A=B*10;

    static 
readonly int B=10;  


     public 
static void Main(string[] args)

    {

        Console.WriteLine("A is {0},B is {1}
",A,B);

    }

}

      对于上述代码，输出结果是多少?很多人会认为是A is 100,B is 10吧！其实，正确的输出结果是A is 0,B is 10。好吧，如果改成下面的话：

<!--



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-->using System;

class P

{

    const 
int A=B*10;

    const 
int B=10;  


    public 
static void Main(string[] args)

    {

        Console.WriteLine("A is {0},B is {1}
",A,B);

    }

}

       对于上述代码，输出结果又是多少呢？难道是A is 0,B is 10？其实又错了，这次正确的输出结果是A is 100,B is 10。

       那么为什么是这样的呢？其实在上面说了，const是静态常量，所以在编译的时候就将A与B的值确定下来了（即B变量时10，而A=B*10=10*10=100）,那么Main函数中的输出当然是A is 100,B is 10啦。而static readonly则是动态常量，变量的值在编译期间不予以解析，所以开始都是默认值，像A与B都是int类型，故都是0。而在程序执行到A=B*10;所以A=0*10=0,程序接着执行到B=10这句时候，才会真正的B的初值10赋给B。如果，你还是不大清楚的话，我们可以借助于微软提供的ILDASM工具，只需在Vs 2008 Command下输入ILDASM就可以打开，如下所示：

       

       

        分别打开上述两个代码编译后产生的可执行文件，如下图所示：

                      

                   static readonly可执行程序的结构                                                                const可执行程序的结构

        在上述两张图中都可以看到A与B常量，分别双击节点可以看出其中的差异：

             

                   static readonly修饰的常量A                                                                      const修饰的常量A

   

          

                  static readonly修饰的常量B                                                                       const修饰的常量B

         从上图中可以看出，const修饰的常量在编译期间便已将A,B的字面值算出来了，而static readonly修饰的常量则未解析，所以在Main函数中有以下的区别：

                   

                              static readonly程序的Main函数                                                            const程序的Main函数

      从Main函数中我们可以看出，const的那个程序的输出直接是100与10，而readonly在输出的时候确实P::A与P::B，即将A与B常量的值延迟到运行的时候才去确定，故输出是0与10。

      那么对于静态常量以及动态常量还有什么特性呢?其实，静态常量只能被声明为简单的数据类型（int以及浮点型）、枚举、布尔或者字符串型，而动态常量则除了这些类型，还可以修饰一些对象类型。如DateTime类型，如下：

      //错误

      const DateTime time=new DateTime();

      //正确

      static readonly DateTime time=new DateTime();

     上述错误在于不能使用new关键字初始化一个静态常量，即便是一个值类型，因为new将会导致到运行时才能确定值，与静态变量编译时就确定字面值有悖。    

      欧书上最后给出了对静态常量与动态常量之间的比较，如下表所示：     

     

一、常数

　　常数是一个表示恒定不变的值的符号，定义一个常数符号时，我们必须能够在编译时确定它的值。通过编译后，编译器将常数的值保存在其所定义模块的元数据内。这意味着常数的类型只能是那些编译器认为的基元类型。（注：因为只有基元类型的数据才能利用文本常数，在编译时直接进行初始化。而非基元类型的数据成员只能在运行时调用构造器来完成初始化。）另一个需要注意的是常数总被认为是类型（而非实例）的一部分，这在常数值恒定不变的含义下很容易理解。

     在C#中，下面的类型被称为基元类型，可以被用来定义常数：bool，char，byte，sbyte，decimal，int16，int32，int64，uint64，single，double，以及string。（注，枚举类型由于本身以基元类型新式存储，故也可以被用来定义常数，虽然它不是基元类型）。

　　当使用常数符号时，编译器首先从定义常数的模块的元数据中查找出该符号，直接取出常数的值，然后将之嵌入到编译后的IL代码中。因为常数的值是直接嵌入到代码中的，所以常数的值是直接嵌入到代码中的，所以常数在运行时不再分配任何的内存分配。另外，我们也不能获取常数的地址，或者以引用的方式来传递一个常数。这些约束还意味着常数没有一个良好的跨模块版本特性。也就是说只有当确信一个符号的值永远不会改变时，才应该用常数来定义。

首先将下面的代码编译成DLL程序集：

<!--

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-->
namespace Com
{
    public class Component
    {
        //注意：C#不允许为常数制定static关键字
        //因为常数隐含是static
        public const int MaxEntriesInList = 600;
    }
}

引用上面得到的程序集，将下面的代码编译成一个应用程序：

<!--

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-->namespace TestCom
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(Com.Component.MaxEntriesInList);
        }
    }
}

上面的代码清晰的展示了常数所隐含的版本问题。如果我们把前面DLL程序集中MaxEntriesInList常数值修改为500后并重新编译该DLL程序集，后面的应用程序代码将不会受到任何影响。要获取新的常数值，我们必须重新编译应用程序（调试时按Ctrl+F5和直接按F5就可以看到区别，Ctrl+F5编译加运行，F5，不重新编译，直接运行）,如果要求一个模块中的数值能够在运行时（而不是编译时）被另一个模块获取，那么就不应该使用常数。相反，我们应该使用只读字段（关于这个问题还可以查与effective C#关于const和readonly的区别那一章，个人感觉讲的特别的详细）。

二、字段

　　字段又称数据成员，它保存着一个值类型的实例、或者一个指向引用类型的引用。CLR支持类型（静态）和实例（非静态）两种字段。对于类型字段，系统在该类型被加载进入一个应用程序域时为其分配动态内存，这通常发生在引用该类型的方法第一次被JIT编译时。对于实例字段，系统在该类型的实例被构建时为其分配动态内存。

　　因为字段是以动态内存的形式存储的，因此只能在运行时刻获取它们的值。字段也没有常数的版本问题，另外字段可以是任何类型，没有像常数那么的限制。

　　CLR支持只读和读写两种字段。大多数字段都是读写字段，这意味着代码在执行过程中字段可以被多次赋值。但是只读字段只能在构造器中被赋值（构造器在对象初次创建时被执行，且只执行一次，值得注意的是构造器内部只读字段可以被多次赋值。这里所指的是实例只读字段和实例构造器，对于静态只读字段，则只能在静态构造器中赋值，静态构造器在该类型初次被引用时执行）。

　　下面是用静态只读字段来解决”常数“的版本问题。新版DLL程序集如下：

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-->namespace Com
{
    public class Component
    {
        //类型字段需要static关键字
        public static readonly int MaxEntriesInList = 60000;
    }
}

这是唯一需要修改的地方，Program累无需改变。

　　当将MaxEntriesInList值修改为20000时，并重新编译该DLL程序集。当再次执行Program时，输出将变为20000，值得指出的时，Program程序代码并没有被重新编译，仅仅是再次运行了一遍

查看effective C#关于readonly和const总结：

• readonly为运行时常量，const为编译时常量（上面代码已经证明）；
• 编译时常量被运行时常量快，性能好，但是缺乏灵活性（上面已经证明，编译时常量需要重新编译应用程序）；
• 编译时常量（const）仅限于数值和字符串（基元类型），C#不允许使用new来初始化一个编译时常量；
• const修饰的常量默认是静态的（类型）；
• readonly修饰的字段可以在构造函数中被修改；
• 使用const较之使用readonly的唯一好处就是性能