C#中的with运算符的作用、使用方法及优势是什么？

核心作用 #

with 是C# 9.0版本引入的语法，核心作用是实现不可变对象的非破坏性修改：你不需要修改原有对象，只需要通过 with 语法生成一个原对象的拷贝，仅修改你指定的部分属性，其余属性完全和原对象保持一致。
你贴出的代码就是典型用法：基于已有 rectangle 对象生成新对象 newOne，仅修改 Width 属性为420，Height 等其余属性和原对象完全相同。

使用方法 #

支持的类型 #

• C# 9.0 及以上版本支持 record（记录） 类型
• C# 10.0 及以上版本扩展支持 struct（结构体） 和匿名类型
• 普通引用类型默认不支持 with 语法，除非手动实现对应的复制构造函数

代码示例 #

record 类型使用示例

// 定义矩形record
public record Rectangle(int Width, int Height);

// 初始化原对象
var rectangle = new Rectangle(420, 69);
// 仅修改Width属性生成新对象，Height保持原有的69
var newOne = rectangle with { Width = 420 };
// 同时修改多个属性
var anotherRectangle = rectangle with { Width = 100, Height = 200 };

结构体使用示例（C# 10+）

public struct Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
}

var p1 = new Point { X = 1, Y = 2 };
// 生成新点仅修改Y坐标，X保持为1
var p2 = p1 with { Y = 3 };

匿名类型使用示例

var person = new { Name = "张三", Age = 20 };
// 匿名类型也可以用with修改部分属性
var olderPerson = person with { Age = 21 };

执行逻辑 #

with 语法的底层执行分为三步：

1. 调用原对象的隐式复制构造函数，生成一个和原对象完全一致的拷贝
2. 对 with 后大括号内指定的属性依次赋值
3. 返回修改完成的新对象，整个过程不会修改原有对象

语言优势 #

• 大幅简化代码：原来实现不可变修改需要手动新建对象，把原对象所有属性挨个赋值再修改目标属性，属性多的时候代码冗余还容易出错，用with只需要声明要修改的属性即可，其余逻辑由编译器自动处理
• 降低错误概率：避免手动复制属性时漏写、错写属性的问题
• 适配函数式编程习惯：不可变对象没有副作用，多线程场景下无需额外加锁，代码安全性和可读性更高
• 填补匿名类型修改的空白：匿名类型无法手动声明类型做复制修改，with完美解决了这个需求

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David Oganov