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C++中提供了const特性，使用該特性定義的參數，其所引用的參數或對象將不會被調用函數修改（當然const還提供了更多的特性，參見“Const正確性”）。在新的建議中，C#也將提供類似的特性。

只讀ref參數

在C#中，“只讀引用”也可稱為“in參數”，兩者提供了類似的限制。只讀引用的基本思想是，如果用“readonly ref”或僅是“in”標注一個參數，那么編譯器會解釋為“將該參數按引用傳遞以改進性能，但不允許實際更改該參數”。該特性對于在高性能場景下的大型結構體尤為有用。在建議中引用了如下的例子：

我們知道，在XNA等圖形庫中的向量/矩陣數學運算符是具有ref操作符的，這純粹是出于性能上的考慮。Roslyn編譯器本身就有代碼使用了結構體，以避免內存分配，并可通過引用的方式傳遞結構體，免除復制的繁瑣。

該語法還結合了C++版本的const。即參數本身是不可更改的，參數所引用的對象或結構體中的所有數據也是不可更改的。

當前在通過引用傳遞一個參數時，必須使用“ref”或“out”關鍵字。在這個建議實現后，使用“in”參數無需受此限制。進而表達式的結果也可以傳遞進來（當前這在VB中是允許的，但是在C#中尚不允許）。

實現細節

對比“ref”和“out”參數，它們的重載規則具有相同的工作機制。

這依然有待議定，但是當前的計劃是不允許“in”參數被匿名函數或async函數捕獲（即生成一個閉包對象）。捕獲“in”參數的問題在于會導致一次拷貝，這破壞了使用“in”參數的初衷，即避免拷貝所導致的性能損耗。

將參數標為“readonly ref”或“in”，并不會令引用值成為不可變值。雖然參數值無法被聲明函數更改，但可以在其它地方修改。無需使用多線程，只需能訪問參數所引用原始變量的方法即可。

在結構體上調用方法可能會導致問題。在建議中是這樣說的：

結構體的所有常規實例方法可轉變（mutate）實例，或是對實例暴露引用（ref-expose），因此必須要創建一個臨時拷貝，正如當前對接收者是只讀域時的做法。

但是，由于沒有考慮向后兼容，也不存在變通方案，所以編譯器只是給出一個警告，以確保用戶留意到這一隱式拷貝。

使用“out”參數時，一個特殊的參數標識了是否需要“in”參數。該參數將被舊的編譯器忽略，因此沒有向后兼容的問題。

只讀ref返回

與該特性密切相關的是將ref returns標為只讀的功能。開發人員使用“in”參數，主要因為它能提供良好的性能，但是“in”參數不允許返回表達式的結果。返回值必須是正常ref返回的一個合法變量，其中可以包含數組元素、ref參數和對象中的域。

ref/in的擴展方法

“ref”擴展方法將允許擴展方法修改傳遞進來的結構體。需要編譯器能驗證傳遞給ref擴展方法的參數是可變的。

雖然“in”擴展方法不允許修改參數，但對于性能敏感的代碼依然十分有用，尤其是結構體非常大的時候。這時當然不需要一個可變參數。

在上面兩種情況下，該特性只能用于結構體。

編輯按：假定廣泛使用了PureAttribute，編譯器將不允許對“in”擴展方法調用非PureAttribute的方法。但由于對性能并無太大改善，因此不大可能廣泛應用。

只讀結構體

將結構體變量標為readonly可能會對性能產生影響。編譯器無法確定某個調用是否會對結構體產生改動，因此會默認能夠修改，并始終復制只讀結構體變量的副本。

使用該特性，開發人員可以在類型層面上將整個結構體標為只讀。這樣一來，編譯器就知道：在通過只讀結構體的變量暴露該只讀結構體時，不需要進行拷貝。

在建議中指出：

唯一一個顯而易見的問題在于：是否需要將其中一些方法改為賦值（mutator）方法。

目前，對只讀結構體進行逐個控制只會增加不必要的復雜性，我們可以后期需要時再行添加。

當前，我們假定可變和不可變成員“混合”的結構體并不常見。此外，可變結構體的部分變量通常需要是LValues，從而避免隱式拷貝的影響。

缺點

建議還指出，這些功能對已有代碼不大可能有幫助，但在如下新場景中會很有用，例如：

在建議中也提出了警告，在“in”參數上的限制可循環作用于被調用函數。但這一問題并不嚴重，因為已經可以使用“out”參數執行同一操作了。

查看英文原文： C# Futures: Read-Only References and Structs