这个不可变的结构应该是一个可变的类吗？

Question

我向一位程序员同事展示了这个结构，他们认为它应该是一个可变的类。他们认为没有空引用和根据需要更改对象的能力会很不方便。我真的很想知道是否还有其他原因使其成为可变类。

[Serializable]
public struct PhoneNumber : IEquatable<PhoneNumber>
{
    private const int AreaCodeShift = 54;
    private const int CentralOfficeCodeShift = 44;
    private const int SubscriberNumberShift = 30;
    private const int CentralOfficeCodeMask = 0x000003FF;
    private const int SubscriberNumberMask = 0x00003FFF;
    private const int ExtensionMask = 0x3FFFFFFF;


    private readonly ulong value;


    public int AreaCode
    {
        get { return UnmaskAreaCode(value); }
    }

    public int CentralOfficeCode
    {
        get { return UnmaskCentralOfficeCode(value); }
    }

    public int SubscriberNumber
    {
        get { return UnmaskSubscriberNumber(value); }
    }

    public int Extension
    {
        get { return UnmaskExtension(value); }
    }


    public PhoneNumber(ulong value)
        : this(UnmaskAreaCode(value), UnmaskCentralOfficeCode(value), UnmaskSubscriberNumber(value), UnmaskExtension(value), true)
    {

    }

    public PhoneNumber(int areaCode, int centralOfficeCode, int subscriberNumber)
        : this(areaCode, centralOfficeCode, subscriberNumber, 0, true)
    {

    }

    public PhoneNumber(int areaCode, int centralOfficeCode, int subscriberNumber, int extension)
        : this(areaCode, centralOfficeCode, subscriberNumber, extension, true)
    {

    }

    private PhoneNumber(int areaCode, int centralOfficeCode, int subscriberNumber, int extension, bool throwException)
    {
        value = 0;

        if (areaCode < 200 || areaCode > 989)
        {
            if (!throwException) return;
            throw new ArgumentOutOfRangeException("areaCode", areaCode, @"The area code portion must fall between 200 and 989.");
        }
        else if (centralOfficeCode < 200 || centralOfficeCode > 999)
        {
            if (!throwException) return;
            throw new ArgumentOutOfRangeException("centralOfficeCode", centralOfficeCode, @"The central office code portion must fall between 200 and 999.");
        }
        else if (subscriberNumber < 0 || subscriberNumber > 9999)
        {
            if (!throwException) return;
            throw new ArgumentOutOfRangeException("subscriberNumber", subscriberNumber, @"The subscriber number portion must fall between 0 and 9999.");
        }
        else if (extension < 0 || extension > 1073741824)
        {
            if (!throwException) return;
            throw new ArgumentOutOfRangeException("extension", extension, @"The extension portion must fall between 0 and 1073741824.");
        }
        else if (areaCode.ToString()[1] == '9')
        {
            if (!throwException) return;
            throw new ArgumentOutOfRangeException("areaCode", areaCode, @"The second digit of the area code cannot be greater than 8.");
        }
        else
        {
            value |= ((ulong)(uint)areaCode << AreaCodeShift);
            value |= ((ulong)(uint)centralOfficeCode << CentralOfficeCodeShift);
            value |= ((ulong)(uint)subscriberNumber << SubscriberNumberShift);
            value |= ((ulong)(uint)extension);
        }
    }


    public override bool Equals(object obj)
    {
        return obj != null && obj.GetType() == typeof(PhoneNumber) && Equals((PhoneNumber)obj);
    }

    public bool Equals(PhoneNumber other)
    {
        return this.value == other.value;
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return value.GetHashCode();
    }

    public override string ToString()
    {
        return ToString(PhoneNumberFormat.Separated);
    }

    public string ToString(PhoneNumberFormat format)
    {
        switch (format)
        {
            case PhoneNumberFormat.Plain:
                return string.Format(@"{0:D3}{1:D3}{2:D4}{3:#}", AreaCode, CentralOfficeCode, SubscriberNumber, Extension).Trim();
            case PhoneNumberFormat.Separated:
                return string.Format(@"{0:D3}-{1:D3}-{2:D4} {3:#}", AreaCode, CentralOfficeCode, SubscriberNumber, Extension).Trim();
            default:
                throw new ArgumentOutOfRangeException("format");
        }
    }

    public ulong ToUInt64()
    {
        return value;
    }


    public static PhoneNumber Parse(string value)
    {
        var result = default(PhoneNumber);
        if (!TryParse(value, out result))
        {
            throw new FormatException(string.Format(@"The string ""{0}"" could not be parsed as a phone number.", value));
        }
        return result;
    }

    public static bool TryParse(string value, out PhoneNumber result)
    {
        result = default(PhoneNumber);

        if (string.IsNullOrEmpty(value))
        {
            return false;
        }

        var index = 0;
        var numericPieces = new char[value.Length];

        foreach (var c in value)
        {
            if (char.IsNumber(c))
            {
                numericPieces[index++] = c;
            }
        }

        if (index < 9)
        {
            return false;
        }

        var numericString = new string(numericPieces);
        var areaCode = int.Parse(numericString.Substring(0, 3));
        var centralOfficeCode = int.Parse(numericString.Substring(3, 3));
        var subscriberNumber = int.Parse(numericString.Substring(6, 4));
        var extension = 0;

        if (numericString.Length > 10)
        {
            extension = int.Parse(numericString.Substring(10));
        }

        result = new PhoneNumber(
            areaCode,
            centralOfficeCode,
            subscriberNumber,
            extension,
            false
        );

        return result.value != 0;
    }

    public static bool operator ==(PhoneNumber left, PhoneNumber right)
    {
        return left.Equals(right);
    }

    public static bool operator !=(PhoneNumber left, PhoneNumber right)
    {
        return !left.Equals(right);
    }

    private static int UnmaskAreaCode(ulong value)
    {
        return (int)(value >> AreaCodeShift);
    }

    private static int UnmaskCentralOfficeCode(ulong value)
    {
        return (int)((value >> CentralOfficeCodeShift) & CentralOfficeCodeMask);
    }

    private static int UnmaskSubscriberNumber(ulong value)
    {
        return (int)((value >> SubscriberNumberShift) & SubscriberNumberMask);
    }

    private static int UnmaskExtension(ulong value)
    {
        return (int)(value & ExtensionMask);
    }
}

public enum PhoneNumberFormat
{
    Plain,
    Separated
}

Answer 1

我认为将其保留为不可变结构很好 - 但我个人只会为每个逻辑字段使用单独的变量，除非您一次在内存中拥有大量这些变量。如果您坚持使用最合适的类型（例如 ushort 表示 3-4 位数字），那么它应该不会那么昂贵 - 而且代码会很多更清晰。

Answer 2

我同意这应该是一个不可变的类型。但是为什么这个结构体应该实现 ICLoneable 和 IEquatable 接口呢？它是一种值类型。

Answer 3

就我个人而言，我觉得将其保留为不可变结构是一件非常好的事情。我不建议将其更改为可变类。

根据我的经验，大多数时候，想要避免不可变结构的人都是出于懒惰而这样做的。不可变结构迫使您重新创建结构以填充参数，但良好的构造函数重载在这里可以提供巨大帮助。 （例如，看看这个 字体构造函数 - 尽管它是一个类，它实现了“克隆除此变量之外的所有内容”模式，您可以为需要更改的公共字段复制该模式。）

创建可变类会引入其他问题和开销，除非有必要，否则我会避免这些问题和开销。

Answer 4

也许您的同事可能会对一组允许轻松“更改”各个字段的方法感到满意（导致新实例的值与第一个实例相同，但新字段除外）。

public PhoneNumber ApplyAreaCode(int areaCode)
{
  return new PhoneNumber(
    areaCode, 
    centralOfficeCode, 
    subscriberNumber, 
    extension);
}

此外，“未定义”电话号码可能有一种特殊情况：

public static PhoneNumber Empty
{ get {return default(PhoneNumber); } }

public bool IsEmpty
{ get { return this.Equals(Empty); } }

“Empty”属性提供了比“default(PhoneNumber) 或 new PhoneNumber()”更自然的语法，并允许使用以下任一方法进行等效的 null 检查： “foo == PhoneNumber.Empty”或 foo.IsEmpty。

另外......在你的 TryParse 中你不是故意的吗

return result.value != 0;

Answer 5

可空性可以通过 PhoneNumber 轻松处理吗？

Answer 6

可分段更改的数据持有者应该是结构，而不是类。虽然人们可以争论结构是否应该分段改变，但可变类会导致糟糕的数据持有者。

问题是每个类对象实际上包含两种信息：

1. 其所有字段的内容
2. 存在的所有引用的位置

如果类对象是不可变的，那么它的引用通常并不重要。然而，当数据保存类对象是可变的时，对它的所有引用都有效地“附加”到彼此；对其中之一进行的任何突变都将有效地对所有突变进行。

如果 PhoneNumber 是一个可变结构，则可以更改 PhoneNumber 类型的一个存储位置的字段，而不会影响该类型的任何其他存储位置中的任何字段。如果有人说 var temp = Customers("Fred").MainPhoneNumber;临时扩展名=“x431”； Customers("Fred").MainPhoneNumber = temp; 这将更改 Fred 的分机而不影响其他任何人的分机。相比之下，如果 PhoneNumber 是一个可变类，则上面的代码将为 MainPhoneNumber 持有对同一对象的引用的每个人设置分机，但不会影响任何人的分机其 MainPhoneNumber 包含相同的数据，但不是同一个对象。恶心。

Answer 7

处理电话号码的程序是进程的模型。

因此，让进程中不可变的东西在代码中也不可变。使流程中可变的内容在代码中可变。

例如，一个进程可能包括一个人。一个人有一个名字。一个人可以更改姓名，同时保留其身份。因此，人员对象的名称应该是可变的。

一个人有一个电话号码。一个人可以更改电话号码，同时保留其身份。因此，一个人的电话号码应该是可变的。

电话号码有区号。电话号码不能更改其区号并保留其身份；您更改了区号，您现在就有了不同的电话号码。因此，电话号码的区号应该是不可变的。