C# with表达式和记录类型 C#如何非破坏性地修改不可变对象

with表达式仅支持record类型或显式实现Clone+with模式的自定义类型；普通class/Struct不支持，编译报CS8955；record的with是浅拷贝且依赖init属性，嵌套更新需显式链式调用。

with 表达式只能用于 record 类型或支持 Clone + with 模式的自定义类型

不是所有 C# 类都能用 with。只有 record（包括 record class 和 record struct）原生支持 with 表达式；普通 class 或 struct 即使字段全只读，也不行。C# 编译器会为 record 自动生成一个隐藏的 Clone 方法和带初始化器的构造逻辑，with 本质是调用这个机制。

常见错误现象：CS8955 “with” expression cannot be applied to expression of type 'MyClass' —— 这说明你试图对非 record 类型使用 with，编译器直接拒绝。

• 若你已有旧类，想获得 with 能力，最简单方式是把它改写为 record class MyRecord(...)
• record struct 同样支持 with，但要注意值语义下复制开销，尤其含大数组或嵌套对象时
• 自定义类型可通过实现 Clone() 并重载 with 相关操作符模拟行为，但这是手动模拟，不被语言级 with 识别

record 的 with 是浅拷贝，嵌套 record 需显式更新

with 不会递归克隆嵌套的不可变对象。如果 record 字段本身是另一个 record，修改外层字段时，内层对象引用不变 —— 这是“非破坏性”的一部分，但也容易误以为已更新深层结构。

record Address(String Street, string City); record Person(string Name, Address Addr); 
var p1 = new Person("Alice", new Address("123 St", "NYC")); var p2 = p1 with { Name = "Bob" }; // OK：Addr 引用未变 var p3 = p1 with { Addr = p1.Addr with { City = "LA" } }; // 必须显式链式 with

• 漏掉嵌套 with 是最常见 bug 来源：你以为 p1 with { Addr.City = "LA" } 合法，但它语法错误 —— with 只支持顶层字段赋值
• 字段是 string、int 等值类型或 record 时安全；若是 class（如 List），即使外层是 record，内部集合仍可被意外修改
• 若需深不可变性，应避免在 record 中持有可变引用类型，或封装为只读包装（如 IReadOnlyList）

record 的 init 属性与 with 的配合关系

with 修改的字段必须声明为 init（或 get; init;），不能是纯 get;。C# 编译器生成的 with 构造逻辑依赖 init 语义：允许在对象创建后一次性设置，之后冻结。

• 定义 record 时不写访问修饰符，默认所有位置参数都生成 init 属性；但若手动声明属性，必须显式写 public string Name { get; init; }
• 如果字段是 get; private set;，with 无法修改它 —— 编译器不认为它是“可 with 的”
• 混合使用：record 中可同时存在 init 字段（支持 with）和只读字段（如 DateTime CreatedAt { get; } = DateTime.Now;），后者在 with 中保持原值

性能与分配：每次 with 都创建新实例，没有就地修改

with 表达式必然分配新对象，无论是否实际修改字段。它不复用原实例内存，也不触发任何“变更检测”优化 —— 就是调用生成的克隆构造器，然后按需覆盖字段。

• 高频调用 with（如游戏帧循环中更新 entity 状态）可能引发 GC 压力，此时应评估是否真需要不可变语义，或改用可变状态+手动快照
• 对比 struct：record struct 的 with 是栈上复制，无 GC 开销，但值语义下传参/返回成本更高，且不适用于大尺寸数据
• 调试时注意：两个逻辑等价的 record 实例（字段值全同）用 == 比较返回 true，但引用 ReferenceEquals 一定为 false

真正难的是设计好嵌套层级和边界 —— 什么时候该用 record，什么时候该用 sealed class + 手动 builder，取决于你是否需要结构相等、模式匹配，以及谁来控制“不可变”的粒度。