認識 record 跟位置語法

1. 資料傳遞的問題

假設我們有個學校的應用程式，要在不同模組之間傳遞學生資訊：名字、出生年、班級。通常我們會怎麼做？

我們會寫個這樣的 class：

public class Student
{
    public string Name { get; set; }
    public int YearOfBirth { get; set; }
    public string Class { get; set; }
}

看起來很正常，但這種寫法有幾個問題：

• 如果要比較兩個學生是不是一樣，預設只會比物件參考。也就是說兩個欄位一樣但是不同物件的學生，還是不一樣！
• class 建立後還可以被改，這有時候會出錯（尤其物件已經被別的地方用到）；
• 一堆「樣板」程式碼：建構子、比較方法、複製（clone）方法、ToString。

你大概已經猜到了：C# 可以幫我們解決這些麻煩！來認識一下 record 吧。

2. 什麼是 record？

record 是 C# 裡專門為資料儲存設計的一種型別。record 有兩個超重要的特點：

1. 不可變性（immutability）： record 物件預設是不可變的，也就是說屬性值只能在建立時設定一次，之後就不能改（其實 set 是 private）。雖然你也可以宣告可變的 record，但預設就是不可變。
2. 值比較： 如果兩個 record 物件所有欄位值都一樣，它們就被視為相等（== 跟 .Equals() 會不一樣喔！）。

其實 record 超適合拿來在應用程式不同層之間傳資料（像是從資料庫到 controller，從 controller 到 view 之類的）。

3. record 的語法

最簡單的方式 — 位置語法

如果只是要傳一組值，可以用一行就宣告型別：

public record Student(string Name, int YearOfBirth, string Class);

底層發生什麼事？編譯器會自動幫你產生：

• 只有 getter 的自動屬性（private setter）；
• 一個接收所有參數的建構子；
• 比較跟複製的方法；
• 很酷的 ToString，格式化輸出超方便！

怎麼用位置 record

來試試在我們的學校 app 裡用這個新型別：

var student1 = new Student("伊凡", 2008, "8A");
var student2 = new Student("瑪麗亞", 2008, "8B");

屬性存取跟平常一樣（只是不能改）：

Console.WriteLine($"{student1.Name}, {student1.YearOfBirth}, {student1.Class}");

試著在建立後改屬性

student1.Name = "彼得"; // 錯誤！屬性是唯讀的。

如果你把這行註解拿掉，編譯器馬上會抱怨：不能設定唯讀屬性的值。

自動產生的 ToString 長這樣

Console.WriteLine(student1); // 會輸出：Student { Name = 伊凡, YearOfBirth = 2008, Class = 8A }

不用自己格式化，超美又一目了然！

4. record 物件的比較

提醒一下：如果用傳統 class 建兩個內容一樣的物件，它們還是不相等：

var a = new Student("伊凡", 2008, "8A");
var b = new Student("伊凡", 2008, "8A");

Console.WriteLine(a == b); // class：false

但如果 Student 是 record，等號就會像你想的一樣：

public record Student(string Name, int YearOfBirth, string Class);

var a = new Student("伊凡", 2008, "8A");
var b = new Student("伊凡", 2008, "8A");

Console.WriteLine(a == b); // record：true！

也就是說，兩個欄位一樣的 record 就算是不同記憶體物件，也會被當成一樣。

5. 裡面到底長怎樣

學生們常常會驚訝，原來編譯器幫我們做了這麼多事。來比較一下，如果用 class 要自己寫多少，record 又幫你省了多少。

手寫的傳統 class

public class Student
{
    public string Name { get; }
    public int YearOfBirth { get; }
    public string Class { get; }

    public Student(string name, int yearOfBirth, string @class)
    {
        Name = name;
        YearOfBirth = yearOfBirth;
        Class = @class; // 指向自己的 class
    }

    public override bool Equals(object? obj)
    {
        if (obj is not Student other) return false;
        return Name == other.Name && YearOfBirth == other.YearOfBirth && Class == other.Class;
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return HashCode.Combine(Name, YearOfBirth, Class);
    }

    public override string ToString()
    {
        return $"Student {{ Name = {Name}, YearOfBirth = {YearOfBirth}, Class = {Class} }}";
    }
}

難怪工程師都變神經質——同樣的東西要寫十遍！

record — 一行搞定

public record Student(string Name, int YearOfBirth, string Class);

6. record 跟不可變性：哪些能做，哪些不能

record 預設屬性都是唯讀，這可以避免超多 bug。但如果你真的很想（像是要對很舊的 API），也可以宣告可變的 record：

public record MutableStudent
{
    public string Name { get; set; }
    public int YearOfBirth { get; set; }
    public string Class { get; set; }
}

這樣欄位就能改了，但你會失去一些優點（像安全性）。

7. record 的解構

因為位置語法很像 tuple，所以 record 也能很簡單解構：

var student = new Student("伊凡", 2008, "8A");

var (name, year, className) = student;

Console.WriteLine($"{name} - {year}, {className}"); // 伊凡 - 2008, 8A

編譯器會自動幫每個位置 record 產生 Deconstruct 方法，這對 LINQ、switch pattern 超方便，整個人生都美好了。

8. record 是 class 還是 struct？

預設 record 是參考型別，跟 class 一樣。也就是說所有參考型別的特性（堆積儲存、複製參考等等）都一樣。

如果你想要值型別（value type），C# 也有對應的語法，可以這樣寫：

public record struct Point(int X, int Y);

但大部分傳資料還是用經典的 record，也就是參考型別。record struct 之後的課會再細講 :P

class、struct、record 的比較

9. 特點跟常見錯誤

很多新手會搞混 record 的細節。比如有時候以為改一個 record 物件的欄位，另一個也會跟著變（像 class 複製參考那樣）。不會啦！還有，寫 with 的時候要記得，永遠是產生新複本，不會改原本的。record 超適合用在你很在意資料乾淨、可預測的邏輯。

對了，如果你用 init 而不是 set 宣告欄位，也只能在建立時或用 with 設定，之後就不能改囉。