C#基礎之方法和參數

時間  2019-11-17
標籤 c# 基礎 方法 參數 欄目 C# 简体版
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接上一篇《C#基礎之類型和成員基礎以及常量、字段、屬性》html

實例方法、靜態方法

C#中的方法分爲兩類，一種是屬於對象（類型的實例）的，稱之爲實例方法，另外一種是屬於類型的，稱之爲靜態方法（用static關鍵字定義）。你們都是作開發的，這兩個也沒啥好說的。編程

惟一的建議就是：你的靜態方法最好是線程安全的（這點是提及容易作起難啊……）。數組

構造器（構造函數）

構造器是一種特殊的方法，CLR中的構造器分爲兩種：一種是實例構造器；另外一種是類型構造器。和其餘方法不一樣，構造器不能被繼承，因此在構造器前應用virtual/new/override/sealed和abstract是沒有意義的，同時構造器也不能有返回值。 安全

實例構造器用來初始化類型的實例（也就是對象）的初始狀態。 網絡

對於引用類型，若是咱們沒有顯式定義實例構造器，C#編譯器默認會生成一個無參實例構造器，這個構造器什麼也不作，只是簡單調用一下父類的無參實例構造器。這裏應該意識到，若是咱們定義的類的基類沒有定義無參構造器，那麼咱們的派生類就必須顯式調用一個基類構造器。ide

    class MyBase
    {
        public MyBase(string name)
        { }
    }

    class MyClass : MyBase
    {
    }

上面的代碼會報「MyBase不包含採用0個參數的構造函數」的錯誤，必須顯式調用一個基類的構造器：函數

    class MyBase
    {
        public MyBase(string name)
        { }
    }

    class MyClass : MyBase
    {
        public MyClass(string name) : base(name)
        { }
    }

一個類型能夠定義多個實例構造器，只要這些構造器有不一樣的方法簽名便可。以下MyBase類，我定義了三個構造器：工具

    class MyBase
    {
        public MyBase()                         //無參構造器
            : this(string.Empty)
        { }

        public MyBase(string name)              //一個參數的構造器
            : this(name, 0)
        { }

        public MyBase(string name, int age)     //兩個參數的構造器
        { }
    }

除了實例構造器，C#語言還提供了一種初始化字段的簡便語法，稱爲「內聯初始化」：性能

從編譯後生成的IL代碼能夠看出，內聯初始化本質是在全部實例構造器中，生成一段字段初始化代碼的方式來實現的。注意這裏一個潛在的代碼膨脹問題，若是咱們定義了多個實例構造器，那麼在每一個實例構造器開頭處，都會生成這樣的初始化代碼。在有多個實例構造器的類型定義中，應儘可能減小這種內聯初始化，能夠經過建立一個構造器來初始化這些字段，而後讓其餘構造器經過this關鍵字來調用這個構造器。學習

對於值類型，C#不會對值類型生成默認的無參構造器，但CLR老是容許值類型的實例化。即對於如下的值類型定義，雖然咱們沒有定義任何構造器，C#也沒有爲咱們生成默認無參構造器，但它老是能夠經過new實例化的（值類型的字段被初始化爲0或null）。

    struct MyStruct
    {
        public int x, y;
    }

    MyStruct ms = new MyStruct();    //老是能夠實例化

咱們能夠爲值類型定義有參構造器（C#不容許值類型定義無參構造器），但在內部必須初始化值類型的全部字段。

    struct MyStruct
    {
        public int x, y;
        public string z;

        public MyStruct(int a)  //異常：在控制返回到調用以前，字段y、z必須徹底賦值。
        {
            x =  a;
        }
    }

像上面這樣爲值類型定義一個有參構造器時，編譯器會報「在控制返回到調用以前，字段y、z必須徹底賦值」的錯誤。爲了修正這個問題，能夠採用下面的語法爲值類型字段初始化。

    struct MyStruct
    {
        public int x, y;
        public string z;

        public MyStruct(int a)  //在控制返回到調用以前，字段y、z必須徹底賦值。
        {
            this = new MyStruct();  //this表明值類型實例自己,用new初始化值類型全部字段爲0或null。
            //this = default(MyStruct); //這種方式書上沒提，但我認爲這樣也能夠。
            x = a;
        }
    }

類型構造器（靜態構造器）用來初始化類型的初始狀態，而且有且只能定義一個，且沒有參數。類型構造器老是私有的，C#會自動把它標記爲private，事實上C#禁止開發人員對類型構造器應用任何訪問修飾符。

CLR在第一次使用一類型時，若是該類型定義了類型構造器，CLR便會以線程安全的方式調用它。這裏應該意識到對類型構造器的調用，因爲CLR要作大量檢查與判斷和線程同步，因此性能上會有所損失。

類型構造器的一般用來初始化類型中的靜態字段，C#一樣提供了一種內聯初始化的語法：

從編譯器生成的IL可知，靜態字段的內聯初始化其實是在類型構造器生成初始化代碼完成的，並且首先生成的是內聯初始化代碼，而後纔是類型構造器方法內部顯式包含的代碼。

注意：雖然值類型能定義類型構造器，但永遠都不要那麼作。由於CLR有時不會調用值類型的類型構造器。

抽象方法、虛方法

這兩個概念都是針對於類型的繼承層次結構中來講的，若是沒有了繼承，它們是毫無心義的。這也意味着它們的可訪問性至少是protected，即對派生類是可見的。 

抽象方法是隻定義了方法名稱、簽名和返回值類型，而沒有定義任何方法實現的一種方法。C#中用abstract定義，抽象方法所在的類確定是抽象類。因爲抽象方法沒有定義方法實現，因此它是沒有意義的，必須在派生類中提供方法的實現（若是派生類沒有提供，那麼它必須仍然定義成抽象類）。

    abstract class MyBase
    {
        //靜態方法
        public static void Test0() { /*方法實現*/ }
        //實例方法
        public void Test1() { /*方法實現*/ }
        //抽象方法
        public abstract void Test2();
        //虛方法
        protected virtual void Test3() { /*方法實現*/}
    }

在C#中用virtual定義的方法是虛方法，它看上去只是比定義一個普通實例方法多了一個virtual關鍵字。虛方法老是容許在派生類中重寫，但不強求，這正在它和抽象方法的區別。也能夠邏輯上把虛方法想象成提供了默認實現的抽象方法，由於提供了默認實現，因此不強求派生類中重寫。

抽象方法編譯後被標記爲abstract virtual instance（抽象虛實例方法），虛方法編譯後被標記爲virtual instance（虛實例方法）。

抽象方法和虛方法共同的特色都是能夠在派生類中重寫，在C#中用override關鍵字來重寫一個方法。在VS中，若是咱們在類中輸入override關鍵字加空格，便會顯示出全部基類中的虛成員（方法、屬性、事件等）。由於抽象方法編譯後是抽象和虛的，因此也會顯示在列表中。

重寫後的方法仍然是virtual的（但再也不是抽象的）

virtual方法是能夠被派生類重寫的，若是不但願重寫後的方法被接下來的派生類（即派生自MyClass的類）重寫，能夠在override前應用sealed關鍵字，將方法標記爲封閉的。

以下圖中，我將MyClass中的Test3標記爲sealed後，MyClass的派生類中，VS列出的可重寫的成員中便沒有Test3了。

固然，還能夠對類應用sealed關鍵字，這樣整個類都不能被繼承了！類都不能被繼承了，類裏包含的全部虛方法更不談重寫了。

分部方法（partial關鍵字）

主要是partial關鍵字（也能夠應用於類、結構和接口），能夠將一個方法定義到多個文件中。

一般有這麼一種場情：咱們每每利用代碼生成工具生成一些模板化的代碼，但又須要對某些細節進行定製，雖然能夠經過虛方法重寫來實現，但這樣作存在兩點問題:

  1. 工具生成的類必須是非密封的，由於要繼承重寫虛方法。
  2. 調用虛方法存在潛在的效率問題。

這時候，就能夠利用分部方法來實現。讓代碼生成器生成一個分部類（注意這個類能夠是密封的），把實現細節抽象成一個方法定義。像下面這樣：

    //工具生成部分
    sealed partial class XXOO
    {
        //聲明一個分部方法
        partial void PrepareSomething(string boy, string girl);

        public void DoSomething()
        {
            //調用分部方法（若是沒有提供實現，編譯後這句會被優化掉）
            PrepareSomething("", "");

            /*其餘邏輯*/
        }
    }

若是咱們沒有提供分部方法的實現，那麼編譯後，整個方法的定義和全部對此方法的調用都會被優化（刪除）掉，這樣可讓代碼更少更快！也正由於這一點（編譯後分部方法可能不存在），因此分部方法不能定義任何修改符，也不能定義返回值！

固然用分部方法主要仍是爲了提供實現細節，咱們甚至能夠在不一樣的文件中來定義這個類（在VS中輸入partial加空格，便會列出當前分部類中的還未提供實現的分部方法）：

    //自定義的部分
    sealed partial class XXOO
    {
        //提供具體的實現細節
        partial void PrepareSomething(string boy, string girl)
        {
            /*提供實現細節的代碼*/
        }
    }

咱們再來看看提供分部方法的實現代碼後，編譯器生成了什麼：

關於分部方法有幾點要小注意一下：

  • 只能在分部類或結構中聲明。
  • 返回類型始終爲void，而且參數不能有out修改符，由於編譯後這個方法可能不存在。
  • 分部方法總被視爲private的，C#編譯器禁止手工指定任何修改符。

Finalize方法與Dispose方法 

這兩個方法涉及CLR的垃圾回收部分，這裏只是從方法層面上談談這兩個方法。咱們知道，C#是託管語言，咱們寫的程序最終託管給CLR，CLR有強大的自動垃圾回收機制來幫助咱們回收內存資源。但注意CLR自動回收的僅是內存資源，有些類除了要利用內存資源外，還須要利用一些其餘的系統資源（好比文件、網絡鏈接、套接字、互斥體等），因此CLR提供了一種機制來釋放這些資源，這即是Finalize方法（終結器）。 

這裏的Finalilze方法並非指直接在類中定義一個Finalize方法（雖然能夠定義，但永遠不要這麼作！），而是指用析構語法來定義的一種方法，即「~類名()」的方式定義的方法，該方法編譯後，會生成名爲Finalize的方法。CLR會在決定回收包含Finalize方法的對象以前用一個特殊的線程調用Finalize方法來釋放一些資源（這個具體的過程待往後寫到CLR垃圾回收部分慢慢聊）。

下圖簡單演示了一下如何定義一個終結器，咱們用定義析構函數的語法來定義了一個方法（注意這個方法沒有參數和任何修飾符），編譯後，編譯器爲咱們生成一個名爲Finalize的protected virtual方法。且在方法內部生成一個try塊包裝原方法內的代碼，生成一個finally塊來調用基類的Finalize方法。

雖然定義Finalize方法的語法和C++的析構函數語法同樣，但CLR書上說二者原理仍是徹底不一樣，因此不能稱爲析構器（個人理解C++中的析構函數應該是釋放對象所用的資源包括內存資源，調用後對象便被清理乾淨了；而C#中的Finalize方法只是釋放對象所用的系統資源，調用後對象仍然存活，直到CLR將其回收，不知道這麼理解對不對啊，請指點！）。

雖然Finalize方法頗有用，能確釋放一些資源。但有一點要注意，就是它的調用是由CLR決定的，因此調用時間咱們沒法保證。因此咱們須要一種機制來顯式地釋放資源，這即是Dispose模式。.Net裏提供了IDisposable接口（包含惟一一個Dispose方法），咱們只要實現該接口即表明咱們的類實現了Dispose模式。在Dispose方法內部，咱們關閉對象所用到的系統資源。這樣咱們在代碼中，就能夠顯式調用Dispose方法來釋放資源，而不是被動地交給CLR去釋放，《CLR Via C#》書中建議全部實現終結器的類都同時實現Dispose模式。以下面的類，實現終結器的同時還實現Dispose模式（先無論實現細節是否合理）：

    class MyResource: IDisposable
    {
        private Mutex mutex;

        //構造器
        public MyFinalization()
        {
            mutex = new Mutex();
        }

        //終結器
        ~MyFinalization()
        {
            mutex = null;
        }

        //實現IDisposable接口
        public void Dispose()
        {
            mutex = null;
        }
    }

這樣在咱們使用完MyResource對象後，就能夠經過調用Dispose方法釋放資源。

    MyResource resource = new MyResource();
     //
     //…使用資源…
     //
    resource.Dispose(); //調用Disopse釋放對象所用的資源

對於實現Dispose模式的類型，C#還提供了using語句來簡化咱們的編碼。

    using (MyResource resource = new MyResource())
    {
        //
        //…使用資源…
        //
    }

上面的代碼等價於

    MyResource resource = new MyResource();
    try
    {
        //
        //…使用資源…
        //
    }
    finally
    {
        if (resource != null)
            (resource as IDisposable).Dispose();
    }

擴展方法

擴展方法使咱們可以向現有類型「添加」方法，而無需建立新的派生類型、從新編譯或以其餘方式修改原始類型。 擴展方法是一種特殊的靜態方法，但能夠像被擴展類型上的實例方法同樣進行調用，同時它能夠獲得VS智能提示的良好支持（咱們能夠像使用對象實例方法同樣，點出擴展方法）。

定義一個擴展方法，有如下幾點要求：

  • 必須定義在非泛型靜態類中（類名無所謂）。而且這個類必須頂級類，即不能嵌套在其餘類中。
  • 擴展方法必須是靜態方法。
  • 第一個參數必須指明被擴展的類型，而且用this關鍵字標識。
    static class ExtensionMethods   //靜態類名 無所謂
    {
        public static bool IsNullOrEmpty(this string s)     //擴展方法
        {
            return string.IsNullOrWhiteSpace(s);
        }
    }

上面示例爲string類型對象定義了一個名爲IsNullOrEmpty的方法，只要咱們的代碼中引入擴展方法全部靜態類ExtensionMethods 的命名空間，就能夠直接在代碼中，像使用string類型原生方法同樣使用它了。

    string name = "heku";
    name.IsNormalized();    //Sytem.String類型原生方法
    name.IsNullOrEmpty();   //擴展方法

關於擴展方法，還有如下幾點要注意：

  • C#只支持擴展方法，不支持擴展屬性、擴展事件、擴展操做符等（雖然它們本質都是方法）。
  • 使用擴展方法以前，必需要先引入擴展方法所在類的命名空間。
  • 多個靜態類能夠定義相同的擴展方法。若是發生衝突時，只能使用調用靜態方法的語法來調用擴展方法。
  • 擴展方法是能夠被繼承的，若是咱們擴展了一個類型，那麼它的全部派生類型都能調用此擴展方法。
  • 潛在版本問題，若是將來微軟在類型中加入了和你擴展方法同名的方法，那麼全部對擴展方法的調用都將變成調用微軟的方法。

擴展方法延伸閱讀：鶴沖天 http://www.cnblogs.com/ldp615/archive/2009/08/07/1541404.html

值類型參數和引用類型參數

傳遞參數就是賦值操做，咱們能夠把方法參數當作方法定義的一些變量，傳參就是對這些變量進行賦值的過程。賦值過程就是拷貝線程棧內容的過程，值類型的棧內容保存的就是值實例自己，而引用類型棧內容保存的是引用實例在堆上的地址。因此這裏的區別主要是值類型與引用類型內存分配上的區別，具體可參考《C#基礎之基本類型》。因此在傳參後，方法的值類型參數擁有原始值的複製（一個副本），對其的更改不影響原始值，由於它們根本就不是一塊內存！方法的引用類型參數擁有與原始值相同的地址，它們指向同一塊堆內存，因此對引用類型參數的更改會影響原始值。以下示例，分別定義了一個值類型val和引用類型refObj，在調用Work方法後，值類型val未被修改，引用類型refObj被修改了。

   class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            DoWork dw = new DoWork();

            int val = 555;
            RefType refObj = new RefType { Id = 1, Name = "Heku" };

            Console.WriteLine(val);
            Console.WriteLine("Id={0},Name={1}\n", refObj.Id, refObj.Name);

            //********輸出********
            //555
            //Id=1,Name=Heku

            dw.Work(val, refObj);

            Console.WriteLine(val);
            Console.WriteLine("Id={0},Name={1}\n", refObj.Id, refObj.Name);

            //********輸出********
            //555
            //Id=2,Name=Heku修改後



            Console.ReadKey();
        }
    }

    //一個引用類型
    class RefType
    {
        public int Id { get; set; }
        public string Name { get; set; }
    }


    class DoWork
    {
        //修改值類型a 和 引用類型 b
        public void Work(int a, RefType b)
        {
            a++;
            b.Id++;
            b.Name = b.Name + "修改後";
        }
    }

可選參數、命名參數

咱們定義一個有不少參數的方法後，那麼全部調用處都要準備好這些參數才能調用此方法。但每每有些時候，咱們調用時只關心其中的部分參數，一般咱們是經過重載來定義幾個參數比較少的方法，內部補全其餘參數再調用參數最多的那個方法。但這是純體力活，並且也不能重載出全部可能的參數組合狀況。所以C#提供一種機制，能夠在定義方法的同時，給參數指定默認值，這樣在方法調用處，若是沒有給參數提供值，就會採用默認值，擁有默認值的參數就稱爲可選參數。

    //參數isToUpper由於有了默認值true，
    //參數other由於有了默認值0，
    //因此參數isToUpper和other在調用時能夠不提供，故稱爲 可選參數
    public string ToUpperOrLower(string message, bool isToUpper = true, int other = 0)
    {
        if (isToUpper) return message.ToUpper();
        else return message.ToLower();
    }

參數isToUpper和other由於提供了默認值，因此咱們能夠僅提供message的值，來調用方法：

    //調用 沒有傳可選參數 
    string result = dw.ToUpperOrLower("HeKu");

若是咱們想爲第二個可選參數other顯式提供一個值，那麼按參數只能一對一按順序匹配的規則，咱們不得不指定isToUpper的值，這很不爽，因此命名參數的登場了！咱們能夠在調用時，用「參數名：參數值」的語法給參數提供值，這種語法的做用是要求參數的匹配方式不要按參數順序，而是根據提供的名稱。像下面這樣（沒有用命名參數語法的參數仍是按參數順序匹配，如第一個參數」Heku」）：

    //爲第二個可選參數 顯示提供一個值
    string result = dw.ToUpperOrLower("HeKu", other: 25);

在定義方法參數時，還有幾點要小注意一下：

  • 能夠爲方法、構造器、有參屬性的參數指定默認值，還能夠爲委託定義一部分的參數指定默認值。
  • 有默認值的參數必須放在沒有默認值參數的後面。
  • 默認值必須是編譯時能肯定的常量值。
  • 不要重命名參數變量。如上面ToUpperOrLower方法中，若是重命名了第三個參數，那麼在調用處就因找不到other參數而報錯。
  • 若是參數要用ref或out關鍵字標識，就不能設置默認值。

可變數量的參數（params關鍵字）

若是咱們要設計一個方法，來計算全部輸入數字的總和。按以往咱們會這麼實現（不要關注方法內部實現是否合理）：

        //計算任意個數字和
        public int sum(int[] numbers)
        {
            int sum = 0;
            foreach (int item in numbers)
            {
                sum += item;
            }
            return sum;
        }

由於輸入的數字個數是未知的，這裏用一個數組來接收這些數字。在調用時，咱們不得不先初始化一個數組，而後再調用方法。爲了簡化這種編程方式，能夠在numbers參數定義前，應用params關鍵字。

        //計算任意個數字和
        public int sum(params int[] numbers)
        {
            int sum = 0;
            foreach (int item in numbers)
            {
                sum += item;
            }
            return sum;
        }

如今就能夠直接用這種直觀的方式調用sum了：

        sum(1, 2, 3);

固然也能夠用傳統的方式來調用：

        int[] numbers = new int[] { 1, 2, 3 };
        sum(numbers);

可變數量的參數，有幾點要小注意一下：

  • Params關鍵字只能應用於方法簽名中的最後一個參數。
  • 這個參數必須且只能是一維數組！
  • 調用帶params關鍵字的方法時，會有額外的性能損失（除非顯式傳null）。由於數組對象必須在堆上分配，數組元素必須初始化，數組內存最終也必須垃圾回收。爲了下降性能損失，一般可定義幾個沒有做用params關鍵字的重載版本。如System.String類型中Format方法的定義：

以傳引用的方式傳參數（ref和out關鍵字）

默認狀況下，CLR中的全部方法參數都是傳值（線程棧的內容）的，但能夠經過在參數應用ref或out關鍵字來改變這一默認方式。這兩個關鍵字惟一的區別就是，使用ref標識的參數要在傳遞以前初始化，而使用out標識的參數不須要。

應用了ref或out關鍵字的參數在傳遞時，傳遞的是線程棧內容的引用（地址），注意這裏不是堆的地址（以引用方式傳參並非說將參數轉換成引用類型來傳遞）。下面看一個例子：

        public void Update(ref int a,ref  object b)
        {
            a++;
            b = null;
        }

上面定義了一個方法，接收一個值類型參數，一個引用類型參數。並要求參數以引用的方式傳遞（加了ref關鍵字）。下面開始調用：

        int a = 100;
        object o = new object();
        object c = o;

        Update(ref a,ref  c);

        Console.WriteLine(a);
        Console.WriteLine(o == null);
        Console.WriteLine(c == null);

會輸出什麼？你想到了嗎？答案是：

101
False
True
View Code

上面咱們講過，以引用的方式傳參傳遞的是棧的地址。值類型自己的值就是分配在棧上，因此以引用方式傳參的值類型就像以傳值方式傳遞的引用類型（比較繞，好好想一下），最終的效果就是Update的第一個參數指向了變量a的棧，因此在方法內部的更改也直接影響到了變量a。對第二個參數，我特別事先定義了兩個變量o和c，讓它們都指向堆上同一塊內存空間，而後把變量c的棧地址傳給了方法的第二個參數，在方法內部將第二個參數設爲null，實際上就是把c的棧內容設爲了null（這點我是根據現象推出來的，究竟是不是這樣？請大牛指點！），但這絲毫沒有影響到堆上的對象和變量o！因此最終的結果就是a被修改爲101，o沒變，c被修改成null。若是把第二個參數的ref去掉，結果會是什麼樣呢？這個請你們本身think一下吧~本絲又敲了兩天鍵盤，眼睛好累啊~

結束的話

又一個週末，終於敲完了這篇讀書筆記性質的總結。給本身列的提綱中「操做符重載方法、轉換操做符方法」這一部分因爲本身未作過多瞭解，故未寫進來（待往後有機會再補進來吧）。

各位園友同行，本絲也是學習中的菜鳥一枚，若是某些知識點我理解有誤，請你們指出！感謝！

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