Reihenfolge von statischen Konstruktoren/Initialisierern in C#

Question

Beim Arbeiten an einer C#-App habe ich gerade bemerkt, dass in mehreren Stellen statische Initialisierer Abhängigkeiten voneinander haben, wie hier:

static private List a = new List() { 0 };
static private List b = new List() { a[0] };

Ohne etwas Besonderes zu tun hat das funktioniert. Ist das nur Glück? Hat C# Regeln, um dies aufzulösen?

Bearbeiten: (siehe Panos) In einer Datei scheint die lexikalische Reihenfolge entscheidend zu sein? Wie sieht es über Dateien hinweg aus?

Beim Versuch einer zyklischen Abhängigkeit wie dieser habe ich festgestellt:

static private List a = new List() { b[0] };
static private List b = new List() { a[0] };

und das Programm lief nicht gleich (der Testlauf schlug komplett fehl und ich habe nicht weiter gesucht).

Answer 1

Siehe Abschnitt 10.4 der C#-Spezifikation für die Regeln hier:

Wenn eine Klasse initialisiert wird, werden zuerst alle statischen Felder in dieser Klasse auf ihre Standardwerte initialisiert, und dann werden die statischen Feld-Initialisierer in textueller Reihenfolge ausgeführt. Ebenso werden bei der Erstellung einer Instanz einer Klasse alle Instanzfelder in dieser Instanz zuerst auf ihre Standardwerte initialisiert, und dann werden die Instanzfeld-Initialisierer in textueller Reihenfolge ausgeführt. Es ist möglich, dass statische Felder mit variablen Initialisierern in ihrem Standardwertzustand beobachtet werden können. Dies ist jedoch als Stilfrage sehr abzuraten.

Mit anderen Worten wird in Ihrem Beispiel 'b' in seinen Standardzustand (null) initialisiert, und daher ist die Referenz darauf im Initialisierer von 'a' legal, würde jedoch zu einer NullReferenceException führen.

Diese Regeln unterscheiden sich von denen von Java (siehe Abschnitt 8.3.2.3 der JLS für Javas Regeln über Vorwärtsreferenzen, die restriktiver sind).

Answer 2

Es scheint von der Reihenfolge der Zeilen abhängig zu sein. Dieser Code funktioniert:

static private List a = new List() { 1 };
static private List b = new List() { a[0] };

während dieser Code nicht funktioniert (er wirft eine NullReferenceException)

static private List a = new List() { b[0] };
static private List b = new List() { 1 };

Es gibt also offensichtlich keine Regeln für zyklische Abhängigkeiten. Es ist jedoch merkwürdig, dass der Compiler nicht meckert...

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EDIT - Was passiert "über Dateien hinweg"? Wenn wir diese beiden Klassen deklarieren:

public class A {
    public static List a = new List() { B.b[0] };
}
public class B {
    public static List b = new List() { A.a[0] };
}

und versuchen, auf sie mit diesem Code zuzugreifen:

try { Console.WriteLine(B.b); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message.); }
try { Console.WriteLine(A.a); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message); }
try { Console.WriteLine(B.b); } catch (Exception e) { Console.WriteLine(e.InnerException.Message); }

erhalten wir diese Ausgabe:

Der Typinitialisierer für 'A' hat eine Ausnahme ausgelöst.
Objektverweis wurde nicht auf eine Objektinstanz festgelegt.
Der Typinitialisierer für 'A' hat eine Ausnahme ausgelöst.

Die Initialisierung von B verursacht also eine Ausnahme im statischen Konstruktor A und setzt das Feld a auf den Standardwert (null). Da a null ist, kann auch b nicht ordnungsgemäß initialisiert werden.

Wenn wir keine zyklischen Abhängigkeiten haben, funktioniert alles einwandfrei.

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EDIT: Nur für den Fall, dass Sie die Kommentare nicht gelesen haben, Jon Skeet bietet eine sehr interessante Lektüre: Die Unterschiede zwischen statischen Konstruktoren und Typinitialisierern.

Answer 3

Persönlich würde ich die statischen Initialisierer loswerden, da es nicht klar ist, und einen statischen Konstruktor hinzufügen, um diese Variablen zu initialisieren.

static private List a;
static private List b;

static SomeClass()
{
    a = new List() { 0 };
    b = new List() { a[0] };
}

Dann musst du nicht raten, was passiert, und du bist klar in deinen Absichten.

Answer 4

Ja, du hattest Glück. C# führt den Code in der Reihenfolge aus, in der er in der Klasse erscheint.

static private List a = new List() { 0 };
static private List b = new List() { a[0] };

Wird funktionieren aber ...

static private List b = new List() { a[0] };
static private List a = new List() { 0 };

Wird fehlschlagen.

Ich würde empfehlen, alle Abhängigkeiten an einem Ort zu platzieren, der statische Konstruktor ist der richtige Ort dafür.

static MyClass()
{
  a = new List() { 0 };
  b = new List() { a[0] };
}