Design patterns 在D中实现值对象模式

我想在D中实现值对象模式。也就是说，我想让可变的引用变量指向不可变的对象

T

变量应该是可赋值的，但是

T

对象永远不应该改变它们的状态

我对D中的

const

和

immutable

之间的区别感到困惑。让我用一个骨架

Rational

类来说明我的疑问：

class Rational
{
    int num;
    int den;

我应该将

num

和

den

声明为

const

还是

不可变

？整数有区别吗

    invariant()
    {
        assert(den > 0);
        assert(gcd(abs(num), den) == 1);
    }

我应该将

不变量

声明为

常量

还是

不可变

？将其标记为

不可变

会导致编译时错误，但这可能是由于其他成员未被标记为

不可变

    this(int numerator, int denominator) { ... }

我应该将构造函数声明为

常量

还是

不可变

？那是什么意思

    string toString()
    {
        return std.string.format("(%s / %s)", num, den);
    }
}

我应该将

toString

声明为

const

还是

不可变

除了标记单个成员，我似乎还可以标记整个班级：

class Rational
const class Rational
immutable class Rational

以下哪项对于值对象模式最有意义

那纯呢？在值对象模式中，方法应该没有副作用，因此将每个成员声明为纯

是否有意义？不幸的是，将
toString
标记为
pure
不会编译，因为
std.string.format
不是pure；有什么特别的原因吗

似乎我也可以将类本身声明为
纯
，但这似乎没有任何效果，因为编译器不再抱怨
toString
调用不纯函数

那么，将一个类声明为
pure
意味着什么呢？它只是被忽略了吗？
D结构
值对象模式最好通过简单地使用a及其内置的值语义在D中表示

据我所知，由于Java目前缺乏具有值语义的内置聚合，Java中通常采用值对象模式

 D结构与C和C中的结构类似，C++中的结构和类也有类似的作用。这种比较可能最适合后者，因为D结构有构造函数和析构函数，但有一个重要的例外：没有继承和虚函数；这些特性被委托给了Java和C#中的类（它们是隐式引用类型，因此从不显示）
Rational的实例总是按值传递给函数（除非参数明确指定了其他内容，请参阅），并在赋值时复制

纯洁
纯函数不能读取或写入任何全局状态。纯函数允许对显式参数以及隐式
方法的此
参数进行变异；因此，Rational上的方法可能总是
纯

std.string.format
不是
pure
是其当前实现的一个问题。它将在将来使用另一种实现，即
纯

常量和不变
如果要表示该方法是纯的，并且不改变其自身的状态，则可以将其设置为
pure
和
const

可变（
Rational
）和不可变（
immutable（Rational）
）实例都可以隐式转换为
const（Rational）
，因此当您不需要不可变保证但仍然不变异任何成员时，
const
是最佳选择

通常，不需要改变成员字段的结构方法应该是
const
。对于类，同样适用，但您还必须考虑任何可能重写该方法的派生方法-它们受相同限制的约束

将
const
或
immutable
放在
struct
或
class
声明上相当于分别标记其所有成员（包括方法）
const
或
immutable

不可变构造函数
如果构造函数所做的只是将
num
和
den
字段分配给各自的构造函数参数，则默认情况下，此功能已存在于结构上：

struct S { int foo, bar; }

auto s = S(1, 2);
assert(s.foo == 1);
assert(s.bar == 2);

构造函数上的
const
没有多大意义，因为任何构造函数无论是否恒定都可以构造一个const实例，因为所有内容都可以隐式转换为const

构造函数上的
immutable
是有意义的，有时也是构造结构或类的不可变实例的唯一方法。可变构造函数可以为
此
引用创建别名，通过该别名实例可以在以后进行变异，因此其结果不能始终隐式转换为不可变

然而，在您的案例中不需要不可变构造函数，因为Rational没有任何间接寻址，所以可以使用可变构造函数并复制结果。换句话说，没有可变间接寻址的类型可以隐式转换为不可变。这包括基本类型，如
int
和
float
以及满足相同条件的结构

没有效果的属性
所有当前编译器都会忽略放在声明上的属性，这些属性对声明没有任何影响。这是有意义的，因为属性可以一次应用于多个声明，使用
属性{/*declarations*/}
和
属性：/*declarations*/
语法：

struct S
{
    immutable
    {
        int foo;
        int bar;
    }
}

struct S2
{
    immutable:
    int foo;
    int bar;
}

在上述两个示例中，
foo
和
bar
属于
不可变（int）
类型

使用类
有时不需要值语义，例如与频繁复制大型结构相关的性能原因。可以通过引用显式传递结构，例如使用
ref
struct S
{
    immutable
    {
        int foo;
        int bar;
    }
}

struct S2
{
    immutable:
    int foo;
    int bar;
}

class Rational
{
    immutable int num;
    immutable int den;

    this(int num, int den)
    {
        this.num = num;
        this.den = den;
    }

    /* methods here */
}

class Rational
{
    int num;
    int den;

    this(int num, int den)
    {
        this.num = num;
        this.den = den;
    }

    /* immutable constructor overload would be here */

    /* methods here */
}