簡介

record 是 C# 9 引入的新引用類型（Reference Type），專門用於數據導向（Data-Oriented）的不可變對象。特別適合用於表示不可變的數據傳輸對象（DTO）、值對象和領域模型。

⚡ 主要特性：

• 內置值相等性：兩個 record 實例如果屬性值相同，則被認為相等（值相等）。
• 簡潔語法：通過“主構造函數”直接定義屬性。
• 不可變設計：推薦使用 init 訪問器，實現只讀屬性。
• 模式匹配友好：可以用 with、解構等簡化數據處理。

基本語法

簡單聲明

public record Person(string FirstName, string LastName);

• record 關鍵字定義一個不可變引用類型。
• (string FirstName, string LastName) 定義主構造函數和自動 init 屬性。

等價於：

public class Person
{
    public string FirstName { get; init; }
    public string LastName { get; init; }

    public Person(string firstName, string lastName)
        => (FirstName, LastName) = (firstName, lastName);

    // 自動生成值相等比較、Deconstruct 方法等
}

使用：

var p1 = new Person("Alice", "Smith");
Console.WriteLine(p1.FirstName); // Alice

不可變性（init-only）

Record 的屬性默認是隻讀的（init-only），這意味着它們只能在初始化時設置

public record Person(string FirstName, string LastName, int Age);

// 創建 record 實例
var person = new Person("John", "Doe", 30);

// 編譯錯誤：不能修改屬性
// person.Age = 31;

值相等（Value Equality）

引用類型 vs 值類型對比

示例：

var p1 = new Person("Alice", "Smith");
var p2 = new Person("Alice", "Smith");
Console.WriteLine(p1 == p2);      // True
Console.WriteLine(p1.Equals(p2)); // True

即使 p1 和 p21 是不同實例，只要屬性值相同，就相等。

with 表達式（非破壞性複製）

record 可以使用 with 表達式複製並修改部分屬性：

var p1 = new Person("Alice", "Smith");
var p2 = p1 with { LastName = "Johnson" };

Console.WriteLine(p2.FirstName); // Alice
Console.WriteLine(p2.LastName);  // Johnson

• p1 保持不變，p2 是新的實例。
• 這是不可變對象的核心優勢。

解構（Deconstruction）

編譯器會自動生成 Deconstruct 方法：

var person = new Person("Alice", "Smith");
var (first, last) = person;
Console.WriteLine($"{first} {last}");

可直接用元組解構。

繼承與多態

record 支持繼承，且保留值相等語義：

public record Person(string Name);
public record Student(string Name, int Grade) : Person(Name);

Person p = new Student("Alice", 5);
Console.WriteLine(p is Student); // True

自動生成的 Equals 會包含類型檢查，子類與父類不同類型即使屬性相同也不相等。

顯式屬性定義

可以不用主構造函數，像 class 一樣定義：

public record Car
{
    public string Brand { get; init; }
    public string Model { get; init; }
}

與 class 的唯一區別是自動生成了值相等比較。

record struct（值類型記錄，C# 10+）

C# 10 引入 record struct，結合了 record 的值相等 和 struct 的值類型特性。

// Record struct（值類型）
public record struct Point(int X, int Y);

// 使用 record struct
var point1 = new Point(3, 4);
var point2 = new Point(3, 4);

Console.WriteLine(point1 == point2); // True
Console.WriteLine(point1); // Point { X = 3, Y = 4 }

// 修改 record struct（因為是值類型，所以可以修改）
point1.X = 5;
Console.WriteLine(point1); // Point { X = 5, Y = 4 }

// 只讀 record struct
public readonly record struct ImmutablePoint(int X, int Y);

var immutablePoint = new ImmutablePoint(3, 4);
// immutablePoint.X = 5; // 編譯錯誤：不能修改只讀字段

記錄的成員生成

編譯器為 record 自動生成以下內容：

• Equals(object?) 和 GetHashCode()：基於屬性值。
• == 和 != 運算符。
• Deconstruct 方法。
• ToString()：輸出形如 Person { FirstName = Alice, LastName = Smith }。

這使得 record 非常適合作為 DTO、查詢結果、配置數據。

與 class / struct 對比

高級用法

與模式匹配

if (person is Person { FirstName: "Alice" })
    Console.WriteLine("Found Alice!");

public abstract record Shape;
public record Circle(double Radius) : Shape;
public record Rectangle(double Width, double Height) : Shape;
public record Triangle(double Base, double Height) : Shape;

public static double CalculateArea(Shape shape)
{
    return shape switch
    {
        Circle c => Math.PI * c.Radius * c.Radius,
        Rectangle r => r.Width * r.Height,
        Triangle t => 0.5 * t.Base * t.Height,
        _ => throw new ArgumentException("Unknown shape")
    };
}

// 使用模式匹配
var circle = new Circle(5);
var rectangle = new Rectangle(4, 6);

Console.WriteLine(CalculateArea(circle)); // 78.53981633974483
Console.WriteLine(CalculateArea(rectangle)); // 24

位置記錄 + 解構

public record Order(int Id, decimal Price);
var order = new Order(1001, 99.99m);
var (id, price) = order; // 自動解構

實際應用場景

DTO（數據傳輸對象）

// API 響應 DTO
public record ApiResponse<T>(bool Success, string Message, T Data);

// API 請求 DTO
public record CreateUserRequest(string Username, string Email, string Password);

// 使用 record DTO
public class UserController : ControllerBase
{
    [HttpPost]
    public IActionResult CreateUser(CreateUserRequest request)
    {
        // 處理請求...
        var response = new ApiResponse<User>(true, "User created successfully", user);
        return Ok(response);
    }
}

配置對象

// 應用程序配置
public record AppSettings
{
    public string ConnectionString { get; init; }
    public int MaxRetryAttempts { get; init; } = 3;
    public TimeSpan Timeout { get; init; } = TimeSpan.FromSeconds(30);
    public LoggingSettings Logging { get; init; }
}

public record LoggingSettings
{
    public string Level { get; init; } = "Information";
    public string FilePath { get; init; } = "logs/app.log";
}

// 使用配置
var settings = new AppSettings
{
    ConnectionString = "Server=localhost;Database=MyDb",
    MaxRetryAttempts = 5,
    Logging = new LoggingSettings { Level = "Debug" }
};

適用場景

推薦使用 record 的場景：

• 不可變的數據模型：DTO、API 響應對象
• 配置項、設置類
• 數據庫查詢結果（EF Core 中很常見）
• 事件/消息模型（Event Sourcing、CQRS）

不推薦使用 record 的場景：

• 對象需要頻繁修改。
• 需要嚴格的引用語義（例如緩存中的唯一實例）。

性能與注意事項

• record 是引用類型（除非是 record struct），所以在堆上分配，仍有 GC 開銷。
• 值比較可能略微增加 Equals/GetHashCode 的計算成本。
• with 表達式會創建新對象，不要在高頻場景頻繁使用。

總結