ref 结构中的 ref 字段赋值规则

Question

经过几个小时的谷歌搜索，我仍然找不到答案。每个人都跳过那一点。

所以我有一个像这样的引用结构

ref struct RefStruct
{
    public ref int X;
}

我尝试这样使用它

void f()
{
    var x = 100;
    var s = new RefStruct();
    s.X = ref x;
}

这给了我一个编译器错误：无法将“ref x”引用分配给“s.X”，因为“ref x”的转义范围比“s.X”更窄

这到底是什么意思？它们都在同一范围内。

让我们添加一个构造函数

ref struct RefStruct
{
    public ref int X;
    
    public RefStruct(ref int x)
    {
        X = ref x;
    }
}

void f()
{
    var x = 100;
    var s = new RefStruct(ref x);
    s.X = ref x;
}

现在绝对没问题了，

s

范围变窄了……但是改变了什么？

x

的范围是如何扩大的？

事情可能更奇怪

void f()
{
    var x = 100;
    var y = 5;
    var s = new RefStruct(ref y);
    s.X = ref x;
}

这个也可以。

我真的不明白为什么我必须通过构造函数初始化

ref

字段，直到我能够重新分配它。

Answer 1

阅读介绍ref字段的

语言提案

。

局部变量的默认“转义范围”基于其初始化方式。确切的语义有点奇怪，是围绕 C#10 中引入的语义设计的，以支持返回

Span<T>

的实例。

// safe-to-escape == calling method
Span<int> x = default;
return x; // ok

// safe-to-escape == current method
Span<int> y = stackalloc int[42];
return y; // error

从您的示例来看，即使您没有返回任何

ref struct

变量。编译器正在强制执行“转义范围”规则，就好像您将返回它们一样。

// safe-to-escape == calling method, can be returned
var s = new RefStruct();
// safe-to-escape == current method, can't be returned
var s = new RefStruct(ref x);

当您尝试分配

s.X = ref x

时。左侧将具有上面变量的“转义范围”，但

ref x

将具有“当前方法”的范围。

如果您尝试将“当前方法”作用域分配给“调用方法”作用域，则会引发 CS8374 错误。

但是您可以通过向结构变量添加显式

scoped

修饰符来覆盖默认的转义范围定义；

// safe-to-escape == current method
scoped var s = new RefStruct();

换句话说，编译器根据局部变量的初始化方式向它们添加隐式

scoped

关键字。但您始终可以显式添加关键字。

在撰写本文时，有一个 C# 编译器 issue 来改进 CS8374 错误消息，建议在相关局部变量上使用

scoped

修饰符。

Answer 2

无法将“ref x”引用分配给“s.X”，因为“ref x”的转义范围比“s.X”窄

这里你应该明白的是，

s

的范围更广，因为它是

var

而不是

ref var

。

很明显为什么

ref x

的范围比

var s

窄，它是一个局部变量，

s

可能比

x

更长寿。

文档说：

编译器确保存储在 ref 字段中的引用不会比其所指对象的寿命更长。

基本上，您发布的最后一个片段对于编译器来说是启发式有效的。

为什么在构造函数中初始化然后赋值有效？这是因为

X

的存储被初始化了。

尝试调试这个编译后的例子来理解，它会在运行时NRE：

var x = 100;
var s = new RefStruct();
s.X = x; // no 'ref' keyword here