C# 11 - 파일 범위 내에서 유효한 타입 정의 (File-local types)

(이번 기능은 Visual Studio 17.4 preview 1 이후 버전에서 테스트할 수 있습니다.)

C/C++ 언어의 경우, 파일 내에서 정의한 전역 변수를 다른 파일에서 사용하지 못하게 만들려면 static으로 정의할 수 있습니다.

// test.cpp

static int _var;

C#에서는 접근 제한자(access modifier)로 저런 접근성을 제어하게 되는데요, 아쉽게도 현재 제공하고 있는 유형으로는 파일 내에서만 유효한 타입을 정의하는 것이 불가능합니다.

그나마 유사한 것이 "internal" 유형인데, 다른 어셈블리에서만 사용하는 것을 막을 수 있을 뿐 같은 프로젝트 내의 다른 C# 파일에서 사용하는 것을 막진 못합니다. 바로 이런 경우, C# 11부터 "file" 접근자를 클래스에 부여할 수 있습니다.

// Program.cs

using System;

TestLocal tl = new TestLocal(); // 컴파일 오류: "file class"로 정의한 타입은 다른 파일에서 사용할 수 없음

// --------------- [파일 분리] ------------------------

// Test.cs

file class TestLocal
{
}

파일 내에서만 유효하므로, 당연히 다른 파일에서 동일한 이름으로 정의하는 것도 가능합니다.

// Test1.cs

namespace MY; // C# 10 - (13) 단일 파일 내에 적용되는 namespace 선언
file class TestLocal
{
}

// --------------- [파일 분리] ------------------------

// Test2.cs

namespace MY;
file class TestLocal
{
}

뭐랄까, 메서드 내부에서만 사용할 수 있도록 (C# 7.0) 로컬 함수를 추가했던 것처럼, 파일 내부에서만 사용할 수 있는 로컬 클래스를 제공하는 것과 유사한 듯합니다. 단지, 로컬 함수의 경우에는 예약어까지 필요하지는 않았지만 class의 경우에는 처음부터 중첩 클래스를 허용했으므로 부득이 "file" 제한자를 추가해야 했을 것입니다.

이런 특징들로 인해 file class는 (같은 파일 내에 있는) 일반 클래스에서 사용할 때 몇 가지 제약이 있습니다.

class Test
{
    // 컴파일 오류: Error CS9051 File-local type 'TestLocal' cannot be used in a member signature in non-file-local type 'Test'.
    TestLocal _tl; // 멤버 필드로는 사용할 수 없고,

    public Test()
    {
        TestLocal t2 = new TestLocal(); // 메서드 내에서는 사용 가능
    }

    // 컴파일 오류: File-local type 'TestLocal' cannot be used in a member signature in non-file-local type 'Test'.
    public TestLocal Get() => new TestLocal(); // 메서드의 반환 타입으로 사용할 수 없음.                          
}

file class TestLocal { }

이러한 제약은, 아마도 private 이외의 유형인 경우 다른 파일에서 상속받은 클래스에서도 접근하게 되므로 원칙상 맞지 않는다고 본 것 같습니다. 물론 유일하게 private 필드라면 상관없었을 수도 있겠지만... 일관성 차원에서, 혹은 일단 구현이 복잡해지므로 아예 전부 막은 것일지도 모르겠습니다.

그 외의 당연한 제약이라면, "file class"는 오직 또 다른 "file class"에만 상속이 가능하고,

// file class 유형은 반드시 file class 타입에서만 상속 가능
file class LocalFromLocal : TestLocal {
    TestLocal t1 // file class 유형에서는 필드로 정의하는 것도 가능

    public TestLocal Get() => new TestLocal(); // 메서드의 반환 타입으로 사용하는 것도 가능
}

// 그렇지 않은 경우 컴파일 에러 - error CS9053: File-local type 'TestLocal' cannot be used as a base type of non-file-local type 'ClassFromLocal'.
class ClassFromLocal : TestLocal { }

file class TestLocal { }

의미가 상충되는 다른 접근 제한자를 함께 사용할 수는 없습니다.

// private은 애초에 class에는 적용할 수 없으므로
// public 또는 internal을 함께 사용하면 컴파일 오류

public file class LocalType1 { } // error CS9052: File - local type 'LocalType1' cannot use accessibility modifiers.
internal file class LocalType1 { } // error CS9052: File - local type 'LocalType1' cannot use accessibility modifiers.

예상하셨겠지만, 로컬 함수와 마찬가지로 file class 역시 컴파일 시에 다음과 같은 식으로 이름이 변경돼 빌드가 됩니다.

using System;

internal class <Test>F1__TestLocal
{
    public <Test>F1__TestLocal()
    {
    }
}

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어쩌면 "file" 대신 기존의 private 접근 제한자를 활용했으면 어땠을까 싶습니다. 어차피 기존에도 class에 대해 "private"을 사용할 수 없었기 때문에,

// 컴파일 에러 - error CS1527: Elements defined in a namespace cannot be explicitly declared as private, protected, protected internal, or private protected
private class TestPrivate
{
}

하위 호환성에 대한 염려도 없고 의미상으로도 괜찮을 듯한데요, ^^ 그런데, 이에 대해 문서를 보면,



메서드나 프로퍼티 등에는 사용할 수 없다는 불편함을 언급하고 있으므로, 만약 저런 멤버에도 적용할 계획이라면 private이 아닌 file로 새롭게 추가한 것이 맞겠습니다. ^^

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C# 11 - 인터페이스 내에 정적 추상 메서드 정의 가능 (공식 문서, Static Abstract Members In Interfaces C# 10 Preview)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12814

C# 11 - 제네릭 타입의 특성 적용 (공식 문서, Generic attributes)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/12839

C# 11 - 사용자 정의 checked 연산자 (공식 문서, Checked user-defined operators)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13099

C# 11 - shift 연산자 재정의에 대한 제약 완화 (공식 문서, Relaxing Shift Operator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13100

C# 11 - IntPtr/UIntPtr과 nint/unint의 통합 (공식 문서, Numeric IntPtr)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13111

C# 11 - 새로운 연산자 ">>>" (Unsigned Right Shift) (공식 문서, Unsigned right shift operator)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13110

C# 11 - 원시 문자열 리터럴 (공식 문서, raw string literals)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13085

C# 11 - 문자열 보간 개선 2가지 (공식 문서, Allow new-lines in all interpolations)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13086

C# 11 - 목록 패턴 (공식 문서, List patterns)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13112

C# 11 - Span 타입에 대한 패턴 매칭 (공식 문서, Pattern matching on ReadOnlySpan<char>)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13113

C# 11 - Utf8 문자열 리터럴 지원 (공식 문서, Utf8 Strings Literals)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13096

C# 11 - ref struct에 ref 필드를 허용 (공식 문서, ref fields)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13015

C# 11 - 파일 범위 내에서 유효한 타입 정의 (공식 문서, File-local types)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13117

C# 11 - 메서드 매개 변수에 대한 nameof 지원 (공식 문서, nameof(parameter))
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13122

C# 11 - 멤버(속성/필드)에 지정할 수 있는 required 예약어 추가 (공식 문서, Required members)
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13123

Language Feature Status
; https://github.com/dotnet/roslyn/blob/main/docs/Language%20Feature%20Status.md

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[최초 등록일: 8/17/2022]
[최종 수정일: 11/30/2022]


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