为什么 C# 结构体方法不能返回对字段的引用，但非成员方法可以？

以下是结构体实例方法尝试将只读引用返回到结构体实例字段的示例：

struct Foo
{
    internal int _x;

    public ref readonly int MemberGetX() => ref _x;
    //                                          ^^^
    // Error CS8170: Struct members cannot return 'this' or other instance members by reference
}

这会产生错误 CS8170结构成员不能通过引用返回“this”或其他实例成员。但是，使用扩展方法执行相同的操作不会产生错误：

static class FooExtensions
{
    public static ref readonly int ExtensionGetX( this in Foo foo )
    {
        return ref foo._x;
    }
}

相关问题的答案为什么 C# 结构不能返回对其成员字段的引用？ https://stackoverflow.com/questions/49188391/why-cant-a-c-sharp-structure-return-a-reference-to-its-member-field讨论该语言不允许第一种情况的原因，但考虑到这些原因，我不清楚为什么第二种情况is允许。

Update:

这是一个未使用的完整示例readonly，并且还显示了一个非扩展方法，并演示了用法：

struct Foo
{
    internal int _x;

    // Can't compile, error CS8170
    // public ref int GetXRefMember() => ref _x;

    public int X => _x;
}

static class FooExtensions
{
    public static ref int GetXRefExtension( this ref Foo foo )
    {
        return ref foo._x;
    }

    public static ref int GetXRef( ref Foo foo )
    {
        return ref foo._x;
    }
}

class Program
{
    static void Main( string[] args )
    {
        var f = new Foo();
        Console.WriteLine( f.X );
        f.GetXRefExtension() = 123;
        Console.WriteLine( f.X );

        // You can also do it without using an extension method, but the caller is required to specify ref:
        FooExtensions.GetXRef( ref f ) = 999;
        Console.WriteLine( f.X );

        /* Output:
         * 0
         * 123
         * 999
         */
    }
}

有趣的是，扩展方法默默地“添加”ref，当正常调用需要调用者显式添加ref对于论点，我想把话说清楚，防止出错。

我认为这涵盖了参考只读提案 https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/proposals/csharp-7.2/readonly-ref.md，安全退货规则部分。

从结构成员返回“this”不安全

这个你已经知道了。您可以阅读更多有关为什么不允许的信息here https://github.com/dotnet/csharplang/blob/master/meetings/2015/LDM-2015-09-01.md#this-in-structs。简而言之 - 允许它“污染本地值类型上调用的任何引用返回方法”，因此allref 从结构上的方法返回不是“安全返回”，因为它们可能包含对此的引用。

ref/in 参数可以安全返回

只要接收者是，实例结构字段就可以安全返回 安全返回

这涵盖了静态方法的情况。foo参数可以安全返回（因为in），因此，foo._x可以安全返回，作为结构实例的字段，该实例本身可以安全返回。

如果所有引用/输出都可以安全地返回，则从另一个方法返回的引用 作为形式参数传递给该方法可以安全返回。

这可以防止上述静态方法出现问题。它使以下内容无效：

public static ref readonly int ExtensionGetX(in Foo foo) {
    return ref foo._x;
}

static ref readonly int Test() {
    var s = new Foo();
    s._x = 2;
    // fails to compile
    return ref ExtensionGetX(s);
}

Because s退货不安全，我们来自的参考ExtensionGetX返回也不安全，因此我们不能将指针泄漏到范围之外的局部变量。

简而言之 - 它是允许的，因为它是安全的，并且没有禁止从结构成员方法返回对“this”的引用的特定缺点。

更新。我不认为更新你的问题会改变我的答案。上述“安全返回”规则保持不变。你变了in to ref, but ref参数也可以安全返回。它的实例字段也是如此。但是如果你让参数返回不安全：

public static ref int GetXRef(Foo foo)
{
    return ref foo._x;
}

那么就编译不了了。

您还认为（在评论中）“您不能将返回的引用存储为局部变量”，但事实并非如此：

ref int y = ref FooExtensions.GetXRef(ref f);
y = 10;
// print 10
Console.WriteLine(f.X);

所以，无论是否只读，in or ref- 安全返回规则确保在这种情况下返回 ref struct 成员是安全的，同时允许返回引用thisfrom struct local 方法会产生不良后果，强制将所有结构成员返回的所有引用值视为不安全返回。

如果结构成员可以将 ref 返回到，则将不可能发生什么的小例子this:

public ref int GetXRefMember(ref int y) => ref y;

static ref int Test(ref int y) {
    var x = new Foo();
    // safe to return, but won't be if ref to `this` can
    // ever be returned from struct local method
    return ref x.GetXRefMember(ref y);
}