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C#类和结构

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类和结构实际上都是创建对象(实例)的模版,每个对象都包含数据,并提供了处理和访问数据的方法。

类定义了类的每个对象可以包含什么数据和功能。

class PhoneCus

    {

        public const string DaySend = "Mon";

        public int CusId;

    }

结构与类的区别是它们在内存中的存储方式,访问方式和它们的一些特性(稍后详细介绍它们的区别)。

较小的数据类型使用结构可提高性能,在语法上,比较类似,主要区别是使用关键字struct代替class来声明结构。

struct PhoneCusStruct
    {
        public const string DaySend = "Mon";
        public int CusId=;
    }

对于类和结构,都是用new来声明实例:这个关键字创建对象并对其进行初始化。

PhoneCus myCus = new PhoneCus();
PhoneCusStruct  myCus2 = new PhoneCusStruct();

上面的例子,类和结构的字段值都默认0.

一.类

类中的数据和函数称为类的成员(数据成员和函数成员)。

1.数据成员

数据成员是包含类的数据————字段,常量和事件的成员。数据成员可以是静态数据。类成员总是实例成员,除非用static显示声明。

2.函数成员

函数成员提供了操作类中数据的某些功能,包括方法,属性,构造函数,终结器,运算符以及索引。

(1)方法

*C#区分函数和方法。C#中函数包含上述提到的。

*给方法传递参数

参数可以通过引用或值传递给方法。在变量通过引用传递给方法时,被调用的方法得到的就是这个变量,准确的説就是指向内存中变量的指针。所以在方法内对变量进行的任何改变在方法退出后仍然有效。

而如果变量通过值传递给方法,被调用的方法得到的是变量的一个相同副本,也就是说,在方法退出后,对变量的修改会丢失。

对于复杂的数据类型,按引用传递的效率更高,因为在按值传递时,必须复制大量的数据。

注意字符串的行为方式有所不同,因为字符串是不可变的,所以字符串无法采用一般引用类型的行为方式。在方法调用中,对字符串所做的改变都不会影响原始字符串。

*ref参数

像上面所説,值类型通过值传递变量是默认的。但也可以迫使值参数通过引用传递给方法。为此要使用ref关键字。这样该方法对变量所做的任何改变都会影响原始值。

static void SomeFunction(int[] ints,ref int i)
        {
            ints[0] = 100;
            i = 100;
        }

在调用该方法的时候,必须添加ref关键字。

SomeFunction(ints, ref i);
*out参数

C#要求变量在被引用前必须用一个初始值进行初始化。但使用out关键字来初始化可以简化C# 编译器所坚持的输入参数的初始化。

在方法的输入参数前加上out前缀时,传递给该方法的变量可以不初始化。而且该变量通过引用传递,所以在从被调用的方法中返回时,对应方法对该变量进行的任何改变都会保留下来。

在调用该方法时,仍需要使用out关键字:

static void SomeFunction(int[] ints,out int i)
         {
                ints[0] = 100;
                 i = 100;
         }

        SomeFunction(ints, out i);
*命名参数

参数一般需要按定义的顺序传递给方法。命名参数允许按任意顺序传递。

string FullName(string firstName,string lastName)
    {
        renturn firstName+" " +lastName; 
    }

调用方法:

FullName("John","Doe");
      FullName(lastName:"Doe",firstName:"John");
*可选参数

参数也可以是可选的。必须为可选参数提供默认值。可选参数还必须是方法定义的最后一个参数。

void TestMethod(int notOption,int option = 10)
        {
            Console.WriteLine( notOption + option);
        }
*方法的重载

C#支持方法的重载————方法的几个版本有不同的签名(方法名相同,但参数的个数和/或类型不同)。

class MathTest
          {
             public int Value;
             public int GetSquare()
             {
                    return Value*Value;
             }

             public  int GetSquare(int x)
             {
                return x*x;
             }
          }

重载方法在参数方面的一些限制:

两个方法不能仅在返回类型上有区别;

两个方法不能仅根据参数是声明为ref还是out来区分。

在任何语言中,对于方法重载,如果调用了错误的重载方法,就有可能出现运行错误。(后面讨论如何避免这些错误)。

(2)属性(property)

属性是一个方法或一对方法,在客户端看来,它是一个字段。

public string  SomeProperty
        {
            get
           {
                return "value";
            }
            set
            {
                //设置属性值
            }
        }

get访问器不带任何参数,且必须返回属性声明的类型。也不应为set访问器指定任何显示参数,编译器会

假定它带一个参数,器类型也许属性相同,并表示为value.

private int age
        public int  Age
        {
            get
            {
                return age;
            }
            set
            {
                age = valeu;
            }
        }

注意所用的命名约定,采用C#的区分大小写模式,使用相同的名称,但公有属性采用大写形式命名,如果存在一个等价的私有字段,则采用小写形式命名。

一些开发人员喜欢使用把下划线作为前缀的字段名,如_age,这会为识别字段提供极大的便利。

*只读和只写属性

在属性定义中省略set访问器,就会创建只读属性。这样客户端代码只可以读取该属性的值,但不能设置值。

private int age
        public int  Age
        {
            get
            {
                return age;
            }
        }

同样在属性定义中省略get访问器,就会创建只写属性。

*属性的访问修饰符

C#允许给属性的gei和set访问器设置不同的访问修饰符,所以属性可以有公有的get访问器和受保护的set访问器。

在gey和set访问器中,必须有一个具有属性的访问级别(公有)。

*自动实现的属性

如果属性的set和get访问器中没有任何逻辑,就可以使用自动实现的属性。这种属性会自动实现后背成员变量。

public int  Age
        {
            get;
            set;
        }

不需要声明private int age;,编译器会自动创建它。

使用自动实现的属性,就不能在属性设置中验证属性的有效性。但必须有两个访问器,不能把属性设置为只读或只写。

  public int  Age
  {
    get;//报错
  }

  但是,每个访问器的访问级别可以不同,
  public int  Age
  {
    get;
    private set;
  }

(3)构造函数

声明基本构造函数就是声明一个与包含的类同名的方法,但该方法没有返回值。

  public class MyClass
  {
    public MyClass()
    {

    }
    //
  }

一般情况下,如果没有提供任何构造函数,编译器会在后台创建一个默认的构造函数。这是一个基本的构造函数,它只能把所有的成员字段初始化为标准的默认值。这通常就足够了,否则需要编写自己的构造函数。

构造函数的重载与其它方法的规则相同。可以为构造函数提供任意多的的重载,只要它们的签名有明显区别。

public class MyClass
        {
            public MyClass()
            {

            }

            public MyClass(int i )
            {
                / /
            }
            //
        }

如果提供了带参数的构造函数,编译器就不会自动提供默认的构造函数。只有在没有定义任何构造函数的时候,编译器才会自动提供默认的构造函数。

public class MyNum
        {
            private int number;
            public MyNum(int number)
            {
                this.number  =number;
            }
        }

一般使用this关键字区分成员字段和同名的参数。

如果试图使用无参数的构造函数实例化对象就会报错:

MyNum num = new MyNum();//报错

可以把构造函数定义为private或protected,这样不相关的类就不能访问它们:

public class MyNum
        {
            private int number;
            private MyNum(int number)
            {
                this.number  =number;
            }
        }

上述例子没有为MyNum定义为任何公有或受保护的构造函数。这就使MyNum不能使用new运算符在外部代码中实例化,但可以在MyNum类中编写一个公有静态属性或方法,以实例化该类。

这在下面两种情况下受有用的:

类仅用作某些静态成员或属性的容器,因此永远不会实例化它。

希望类仅通过某个静态成员函数来实例化。

*静态构造函数

C#可以给类编写无参数的静态构造函数。这种构造函数只执行一次,而前面的构造函数是实例构造函数,只要创建类的对象,就会

执行它。

  class MyClass
  {
    static MyClass()
    {

    }
  }

编写静态构造函数的一个原因是,类有一些静态字段或属性,需要在第一次使用类之前,从外部源中初始化这些静态字段和属性。

.NET运行库不能确保什么时候执行静态构造函数,所以不能把要求在某个特定时刻执行的代码放在静态构造函数中。也不能预计不同类的静态构造函数按照什么顺序执行。但是可以确保静态构造函数最多运行一次,就在代码引用类之前调用它。

在C#中,通常在第一次调用类的任何成员之前执行静态构造函数。

注意,静态构造函数没有访问修饰符,其它C#代码从来不调用它,但在加载类时,总是由.NET运行库调用它,所以像public,private这样的访问修饰符就没有任何意义。出于同样原因,静态构造函数不能带任何参数,一个类也只能有一个静态构造函数。很显然,静态构造只能访问累的静态成员,不能访问类的实例成员。

无参数的实例构造函数与静态构造函数可以在同一个类中同时定义。虽然参数列表相同,但这并不矛盾,因为在加载类的时候执行静态构造函数,在创建实例时执行实例构造函数,所以何时执行哪个构造函数不会有冲突。

如果任何静态字段有默认值,就在调用静态构造函数之前指定它们。

下面演示静态构造函数的用法:

class MainEntryPoint
{
     static void Main()
     {

      Console.WriteLine("UserPreference:BackColor is " + UserPreference.BackColor.ToString());
     }
}

class UserPreference
{
     public static readonly Color BackColor;
     static UserPreference()
     {
      BackColor = Color.Red;
     }

    private UserPreference()
    {

    }
}

该静态变量在静态构造函数中进行初始化。

*从构造函数中调用其它构造函数

有时,在一个类中有几个构造函数,这些构造函数包含一些共同的代码。

  class Car
  {
    private string des;
    private int nWheels;
    public Car(string des,int nWheels)
    {
      this.des = des;
      this.nWheels = nWheels;
    }

    public Car(string des)
    {
      this.des = des;
        this.nWheels = 4;
      }
  }

这两个构造函数初始化了相同的字段,显然最好把所有的代码放在一个地方。C#有一个特殊的语法,称为构造函数初始化器,可以实现这个目的。

  class Car
  {
    private string des;
    private int nWheels;
    public Car(string des,int nWheels)
    {
      this.des = des;
        this.nWheels = nWheels;
      }
    public Car(string des):this(des,4)
    {

      }
  }

这里,this关键字仅调用参数最匹配的那个构造函数。构造函数初始化器在构造函数的函数体之前执行。

C#构造函数初始化器可以包含对同一个类的另一个构造函数的调用,也可以包含对直接基类的构造函数的调用,使用同样的语法,但应用base关键字代替this.初始化器中不能有多个调用。

3.只读字段

常量是一个包含不能修改的值的变量。但常量不必满足所有的要求。有时需要一些一些变量,其值不应改变,但在运行之前其值是未知的。C#为这种情形提供了另一种类型的变量:只读字段(readonly)。

readonly关键字比const灵活得多,允许把一个字段设置为常量,但可以执行一些计算,以确定它得初始值。

其规则是可以在构造函数中给只读字段赋值,但不能在其它地方赋值。只读字段还可以是一个实例字段,类的每个实例可以有不同得值。

与const不同,如果要把只读字段设置为静态,就必须显示得声明它。

二.匿名类型

var关键字用于表示隐式类型化得变量。var和new关键字一起使用时,可以创建匿名类型。

匿名类型只是一个继承自Object且没有名称的类。

var caption = new {FirstName = "John",LastName="Doe"};

这会生成一个包含FirstName,LastName属性的对象。

创建另一个对象:

var doctor = new {FirstName = "James",LastName="Mc"};

caption和doctor的类型就相同,可以设置caption = doctor

如果设置的值来自于另一个对象,就可以简化初始化器。

var doctor = new {caption.FirstName,caption.LastName};

这些对象的类型名未知。编译器为类型“伪造”了一个名称,但只有编译器才能使用它。

三.结构(struct)

如果仅需要一个小的数据结构,此时类提供的功能多余我们需要的功能,由于性能原因,最好使用结构。

结构是值类型,它们存储在栈中或存储为内联(inline)(如果它们是存储在堆中的另一个对象的一部分),其生存期的限制与简单的数据类型一样。

结构实际上是把数据项组合在一起,有时大多数字段都声明为public。严格来说,这与编写.net代码的规则相反(字段应总是私有的(除const字段外),并由公有属性封装)。但是,对于简单的结构,公有字段是可以接受的编程方式。

四.类和结构的区别

1.结构是值类型

虽然结构是值类型,但在语法上可以把它当作类来处理。

struct PhoneCusStruct
    {
        public const string DaySend = "Mon";
        public int CusId=0;
    }

    PhoneCusStruct phoneCusStruct = new PhoneCusStruct();
    phoneCusStruct.CusId=3;

因为结构是值类型,所以new运算符与类和其它引用类型的工作方式不同。new运算符并不分配堆中的内存,而只是调用相应的构造函数,根据传送给它的参数,初始化所有的字段。

对于结构编写下面的代码是合法的:

  PhoneCusStruct phoneCusStruct;
  phoneCusStruct.CusId=3;

结构遵循其它数据类型都遵循的规则:在使用前所有的元素都必须进行初始化。在结构上调用new运算符,或者给所有的字段分别赋值,结构就完全初始化了。

如果结构定义为类的成员字段,在初始化包含的对象时,该结构会自动初始化为0.

结构是会影响性能的值类型,但根据使用结构的方式,这种影响可能是正面的,也可能是负面的。正面的影响是为结构分配内存时,速度很快,因为它们将内联或保存在栈中。在结构超出了作用域被删除时,速度也很快,不需要等待垃圾回收。负面影响是,只要把结构作为参数来传递或者把一个结构赋予另一个结构,结构的内容就会被复制,而对于类只复制引用。这样就会有性能损失,根据结构的大小,性能损失也不同。

注意,结构主要用于小的数据结构。当把结构作为参数传递给方法时,应把它作为ref参数传递,以避免性能损失(这样只传递了结构在内存中的地址)。

2.结构和继承

结构不能从一个结构中继承。唯一的例外是对应的结构(和其它类型一样)最终派生于类System.Object。因此结构也可以访问Object的方法。

在结构中也可以重写Object中的方法——如ToString()方法。

结构的继承链是:每个结构派生于System.ValueType类,System.ValueType类有派生于System.Object。ValueType并没有给Object添加任何成员,但提供了一些更适合结构的实现方法。

注意,不能为结构提供其它基类。

3.结构的构造函数

为结构定义构造函数的方式与类的方式相同,但不允许定义无参数的构造函数。因为在一些罕见的情况下,.NET运行库不能调用用户提供的自定义无参数构造函数,因此Microsoft干脆采用禁止在C#的结构内使用无参数的构造函数。

默认构造函数会隐式的把字段初始化,即使提供了其它带参数的构造函数,也会先调用它。提供字段的初始值也不能绕过默认构造函数。下面代码会编译错误:

  struct PhoneCusStruct
  {
    public int CusId =0;
  }

如果PhoneCusStruct声明为一个类,就不会报错了。

另外,可以像类那样为结构提供Close()或Dispose()方法。

五.弱引用

在应用程序代码内实例化一个类或结构时,只要有代码引用这个对象,就会形成强引用。这意味着垃圾回收器不会清理这个对象使用的内存,一般而言这是好事,因为可能需要引用这个对象,但是如果这个对象很大,而且不经常访问。这个时候可以创建对象的弱引用。

弱引用允许创建和使用对象,但在垃圾回收器运行时,就会回收对象并释放内存。由于存在潜在的Bug和性能问题,一般不会这么做,但在特定情况下使用是合理的。

弱引用使用WeakReference类创建。因为对象可能在任意时刻被回收,所以引用该对象前必须确认它的存在。  

class MainEntryPoint
{
    static void Main()
    {
        // Instantiate a weak reference to MathTest object
        WeakReference mathReference = new WeakReference(new MathTest()); 
        MathTest math;
        if(mathReference.IsAlive)
        {
            math = mathReference.Target as MathTest;
            math.Value = 30;
            Console.WriteLine(
            "Value field of math variable contains " + math.Value);
            Console.WriteLine("Square of 30 is " + math.GetSquare());
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Reference is not available.");
        }
        GC.Collect();
        
        if(mathReference.IsAlive)
        {
            math = mathReference.Target as MathTest;
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("Reference is not available.");
        }
    }
}

// Define a class named MathTest on which we will call a method
class MathTest
{
    public int Value;

    public int GetSquare()
    {
        return Value*Value;
    }

    public static int GetSquareOf(int x)
    {
        return x*x;
    }

    public static double GetPi()
    {
        return 3.14159;
    }
}

六.部分类

partial关键字允许把类,结构,接口放在多个文件中。

partial关键字的用法:把partial放在class,struct,interface前面即可。

如果声明类时使用了下面的关键字,这些关键字就必须应用于同一个类的所有部分:

public,private,protected,internal,abstract,sealed,new,一般约束

在把部分类编译后,类的成员和继承等会合并。

七.静态类

如果类只包含静态的方法和属性,该类就是静态的。静态类在功能上与使用私有静态构造函数创建的类相同。都不能创建静态类的实例。

使用static关键字,编译器可以检查用户是否给该类添加了实例成员。如果是,就会生成一个编译错误。这可以确保不创建静态类的实例。

  static class PhoneCusStruct
  {
    public static void GetPhene()
    {

    }
  }

调用:PhoneCusStruct.GetPhene();

八.Object类

前面提到,所有的.NET类都派生自System.Object类.实际上,如果在定义类的时候没有指定基类,编译器就会自动假定这个类派生自Object类。其实际意义在于,除了自己定义的方法和属性等外,还可以访问Object定义的许多公有的和受保护的成员方法。这些方法可用于自己定义的其它类中。

System.Object的方法:

九.扩展方法

如果有类的源码,继承就可以给对象添加方法。但如果没有源代码,则可以使用扩展方法,它允许改变一个类,但不需要该类的源代码。

扩展方法是静态方法,它是类的一部分,但实际上没有放在类的源代码中。假定PhoneCusStruct类需要一个Add()方法,但不能修改源代码,就可以创建一个静态类,把Add()方法添加为一个静态方法:

  public static class PhoneExtension
  {
    public static void Add(this PhoneCusStruct phoneCusStruct,string phone)
    {
    //
    }
  }

注意扩展方法的第一个参数是要扩展的类型,它放在this关键字的后面。这告诉编译器,这个方法是PhoneCusStruct类型的一部分。在这个例子中,PhoneCusStruct是要扩展的类型。在扩展方法中,可以访问所扩展类型的所有公有方法和属性。

调用:

PhoneCusStruct p =new PhoneCusStruct();
p.Add();//即使方法是静态方法,也需要使用实例方法的语法。

如果扩展方法与类中的某个方法同名,就不会调用扩展方法。类中已有的任何实例方法优先。

到此这篇关于C#类和结构的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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