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C# 中 readonly 与 const 的使用

article 2025/1/22 13:40:18

总目录

前言

在C#编程中，readonly 和 const 是两个用于定义不可变数据的关键字。它们都旨在创建那些一旦赋值后就不能再改变的字段或变量。尽管这两个关键字看起来相似，但它们有着不同的特性和适用场景。本文将深入探讨 readonly 和 const 的区别，并介绍如何根据具体需求选择合适的选项

一、const 关键字

1. 基本概念

const 用来声明编译时常量，即其值是在编译时确定并在程序运行期间不会改变的。这意味着 const 字段的值必须在声明时就赋予，并且该值在整个应用程序生命周期内都是固定的。

2. 语法示例

public class ConstantsExample
{
    // 定义类级别的常量
    public const double Pi = 3.14159265358979323846; 
    public const string AppName = "MyApplication";

    public void DisplayConstants()
    {
        // 定义局部常量
        const int MaxItems = 100; 
        // 使用常量
        Console.WriteLine($"Pi: {Pi}, App Name: {AppName}, Max Items: {MaxItems}");
    }
}

internal class Program
{
        
    static void Main(string[] args)
    {
         // 使用常量
         Console.WriteLine($"Pi: {ConstantsExample.Pi}, App Name: {ConstantsExample.AppName}");
    }
}

3. 特性

必须初始化：在声明 const 常量时，必须同时为其赋值，否则会引发编译错误。

	public const string ConstStr;//报错：CS0145:常量字段要求提供一个值

编译时求值：const 常量的值在编译时就被确定并替换到使用它的地方。这意味着，如果const常量的值发生变化，所有引用它的代码都需要重新编译。
- 如果在一个程序集中定义了 const，并在另一个程序集中使用它，当 const 的值发生变化时，必须重新编译所有依赖它的程序集，这是一个很隐蔽的问题。而 readonly 通常没有这个问题。
- const 效率高的原因是代码中引用 const 变量的地方，经过编译器编译后会直接使用 const 变量的实际值来代替，如：

		const int constVal = 100;
		Console.WriteLine(constVal);

		编译后的 IL 代码实际上是：

		Console.WriteLine(100);

数据类型限制：const 常量只能是以下类型：sbyte、byte、short、ushort、int、uint、long、ulong、char、float、double、decimal、bool、string，或者是枚举类型。
作用域：const 可以作为类成员、结构体成员或者局部变量（从C# 7.2开始），但不能作为实例成员。

二、readonly 关键字

1. 基本概念

readonly 也用来定义只读字段，其值可以在声明时或构造函数中初始化，初始化后便不能再更改。与const不同，readonly字段的值在运行时确定，这为我们提供了更大的灵活性。。

2. 语法示例

可以在声明时或构造函数中初始化

public class ReadonlyExample
{
    // 声明只读字段
    public readonly double CurrentVersion; 
    public readonly string CompanyName;

    public ReadonlyExample(double version, string company)
    {
        // 在构造函数中初始化
        CurrentVersion = version;
        CompanyName = company;
    }
}

3. 特性

初始化时机：readonly字段可以在声明时初始化，也可以在构造函数中初始化，但是只能初始化一次。这为对象的初始化提供了更多的灵活性。
运行时求值：readonly字段的值可以在运行时确定，这使得我们可以根据不同的运行时条件来初始化它。例如，从配置文件、数据库或其他外部源获取值。
- readonly 字段在运行时分配内存并进行访问，与普通字段类似。
数据类型限制：readonly字段可以是任何数据类型
作用域：readonly 可以作为静态成员或实例成员存在，提供更大的灵活性。

三、readonly 与 const 的区别

1. 初始化时间

const 在编译时初始化，其值在编译期间就必须确定。
readonly 可以在运行时初始化，既可以在声明时赋值，也可以在构造函数中赋值。

2. 内存分配

const 常量在编译时会将其值嵌入到使用它的代码中，不会单独分配内存。
readonly 字段在运行时为每个对象实例分配内存，即使多个对象实例的readonly字段值相同。
const 天然就是静态的，不能为 const 常量添加 static 修饰符。readonly 则不然。

3. 数据类型限制

const 只支持有限的数据类型，如基本数值类型、布尔类型、字符串类型和枚举类型。
readonly 没有数据类型限制，可以用于任何数据类型。

4. 可变性

const 的值在编译后就完全固定，无法在运行时更改。
readonly 的值虽然不能在初始化后更改，但可以根据运行时的不同情况进行初始化。

四、适用场景

编译时已知值：如果您知道一个值在编译时就已经确定，并且永远不会改变，那么应该使用 const。数学常量与固定配置：如圆周率Pi、重力加速度G等数学常量，以及应用程序的固定配置参数，如数据库连接字符串的一部分（如果从不改变）。
运行时确定值：如果值需要在运行时计算或依赖于其他因素（如配置文件、用户输入），则应使用 readonly。此外，当您希望某个字段在对象创建后保持不变，但其值可能因不同对象而异时，readonly 是更好的选择。
性能考虑：由于 const 值会被直接嵌入到调用方的代码中，因此对于频繁使用的常量，它可能会导致更大的程序集大小。另一方面，readonly 字段会在运行时加载，这通常会更节省空间，但在第一次访问时会有轻微的性能开销。
可维护性：使用 const 有助于提高代码的可读性和自我描述能力，因为读者可以立即看到常量的值。然而，如果将来需要更改这个值，那么所有引用了该常量的地方都需要重新编译。相比之下，readonly 更易于维护，特别是在大型项目中。