[譯]C# 7系列，Part 8: in Parameters in引數-有解無憂

原文：https://blogs.msdn.microsoft.com/mazhou/2018/01/08/c-7-series-part-8-in-parameters/

背景

默認情況下，方法引數是通過值傳遞的，也就是說，引數被復制并傳遞到方法中，因此，修改方法體中的引數不會影響原始值，在大多數情況下，修改是不必要的，

其他編程語言，如C++，有一個const引數或類似的概念：這表明方法體中的引數是一個不能被重新賦值的常量，它有助于避免在方法體內無意中重新賦值一個方法引數的錯誤，并通過不允許不必要的賦值來提高性能，

C# 7.2引入了in引數（又名，只讀的參考引數，) 帶有in修飾符的方法引數意味著該引數是參考且在方法體中只讀，

in引數

讓我們以下面的方法定義為例，

public int Increment(int value)
{
    //可以重新賦值，變數value是按值傳遞進來的，
    value = https://www.cnblogs.com/childking/p/value + 1;
    return value;
}

若要創建只讀參考引數，請在引數前增加in修飾符，

public int Increment(in int value)
{
    //不能重新賦值，變數value是只讀的，
    int returnValue = https://www.cnblogs.com/childking/p/value + 1;
    return returnValue;
}

如果重新賦值，編譯器將生成一個錯誤，

可以使用常規方法來呼叫這個方法，

int v = 1;
Console.WriteLine(Increment(v));

因為value變數是只讀的，所以不能將value變數放在等式左邊(即LValue)，執行賦值的一元運算子也是不允許的，比如++或--，但是，你仍然可以獲取值的地址并使用指標操作進行修改，

解決多載

in是一個方法引數的修飾符，它表明此引數是參考型別，它被視為方法簽名的一部分，這意味著你可以有兩個方法多載，只是in修飾符不同，（譯注：一個有in，一個沒有in）

下面的代碼示例定義了兩個方法多載，只是參考型別不同，

public class C
{
    public void A(int a)
    {
        Console.WriteLine("int a");
    }

    public void A(in int a)
    {
        Console.WriteLine("in int a");
    }
}

默認情況下，方法呼叫將決議為值簽名的那個多載，為了清除歧義并顯式地呼叫參考簽名的多載，在顯式地呼叫A(in int)方法多載時，在實際的引數之前加上in修飾符，

private static void Main(string[] args)
{
    C c = new C();
    c.A(1); // A(int)
    int x = 1;
    c.A(in x); // A(in int)
    c.A(x); // A(int)
}

程式輸出如下：

限制

因為in引數是只讀的參考引數，所以所有參考引數的限制都適用于in，

不能用于迭代器方法(即具有yield陳述句的方法)，
不能用于async異步方法，
如果你用in修飾Main方法的args引數，則入口點的方法簽名會無效，

in引數和CLR

在.NET的CLR中已經有了一個類似的概念，所以in引數特性不需要改變CLR，

任何in引數在被編譯成MSIL時，都會在定義中附加一個[in]指令，為了觀察編譯行為，我使用ILDAsm.exe獲得上面示例反編譯的MSIL，

下面的MSIL代碼是方法C.A(int)：

.method public hidebysig instance void  A(int32 a) cil managed

{
   // Code size       13 (0xd)
   .maxstack  8
   IL_0000:  nop
   IL_0001:  ldstr      "int a"
   IL_0006:  call       void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)
   IL_000b:  nop
   IL_000c:  ret

} // end of method C::A

下面的MSIL代碼是方法C.A(in int)：

.method public hidebysig instance void  A([in] int32& a) cil managed

{
   .param [1]
   .custom instance void [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IsReadOnlyAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 
   // Code size       13 (0xd)
   .maxstack  8
   IL_0000:  nop
   IL_0001:  ldstr      "in int a"
   IL_0006:  call       void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)
   IL_000b:  nop
   IL_000c:  ret

} // end of method C::A

你看到區別了嗎？int32&顯示它是一個參考引數；[in]是一個指示CLR如何處理此引數的附加元資料，

下面的代碼是上面例子中Main方法的MSIL，它展示了如何呼叫這兩個C.A()方法的多載，

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed

{
   .entrypoint
   // Code size       35 (0x23)
   .maxstack  2
   .locals init (class Demo.C V_0,
            int32 V_1)
   IL_0000:  nop
   IL_0001:  newobj     instance void Demo.C::.ctor()
   IL_0006:  stloc.0
   IL_0007:  ldloc.0
   IL_0008:  ldc.i4.1
   IL_0009:  callvirt   instance void Demo.C::A(int32)
   IL_000e:  nop
   IL_000f:  ldc.i4.1
   IL_0010:  stloc.1
   IL_0011:  ldloc.0
   IL_0012:  ldloca.s   V_1
   IL_0014:  callvirt   instance void Demo.C::A(int32&)
   IL_0019:  nop
   IL_001a:  ldloc.0
   IL_001b:  ldloc.1
   IL_001c:  callvirt   instance void Demo.C::A(int32)
   IL_0021:  nop
   IL_0022:  ret

} // end of method Program::Main

在呼叫點，沒有其他元資料指示去呼叫C.A(in int)，

in引數和互操作

在許多地方，[In]特性被用于與本機方法簽名匹配以實作互操作性，讓我們以下面的Windows API為例，

[DllImport("shell32")]
public static extern int ShellAbout(
    [In] IntPtr handle,
    [In] string title,
    [In] string text,
    [In] IntPtr icon);

此方法對應的MSIL如下所示，

.method public hidebysig static pinvokeimpl("shell32" winapi) 
         int32  ShellAbout([in] native int handle,
                           [in] string title,
                           [in] string text,
                           [in] native int icon) cil managed preservesig

如果我們使用in修飾符來改變ShellAbout方法的簽名：

[DllImport("shell32")]
public static extern int ShellAbout(
    in IntPtr handle,
    in string title,
    in string text,
    in IntPtr icon);

該方法生成的MSIL為：

.method public hidebysig static pinvokeimpl("shell32" winapi) 
         int32  ShellAbout([in] native int& handle,
                           [in] string& title,
                           [in] string& cext,
                           [in] native int& icon) cil managed preservesig

{
   .param [1]
   .custom instance void [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IsReadOnlyAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 
   .param [2]
   .custom instance void [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IsReadOnlyAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 
   .param [3]
   .custom instance void [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IsReadOnlyAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 
   .param [4]
   .custom instance void [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.IsReadOnlyAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 

}

正如你所看到的，編譯器為每個in引數產生了使用[in]指令、參考資料型別和[IsReadOnly]特性的代碼，由于引數已從傳值更改為傳參考, P/Invoke可能會由于原始簽名不匹配而失敗，

結論

in引數是擴展C#語言的一個很棒的特性，它易于使用，并且是二進制兼容的(不需要對CLR進行更改)，只讀參考引數在修改只讀引數時給出編譯時錯誤，有助于避免錯誤，這個特性可以與其他ref特性一起使用，比如參考回傳和參考結構，

系列文章：

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[譯]C# 7系列，Part 2: Async Main 異步Main方法
[譯]C# 7系列，Part 3: Default Literals 默認文本運算式
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[譯]C# 7系列，Part 5: private protected 訪問修飾符
[譯]C# 7系列，Part 6: Read-only structs 只讀結構
[譯]C# 7系列，Part 7: ref Returns ref回傳結果
[譯]C# 7系列，Part 8: in Parameters in引數（本文）
[譯]C# 7系列，Part 9: ref structs ref結構
[譯]C# 7系列，Part 10: Span<T> and universal memory management Span<T>和統一記憶體管理（完）

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