類(lèi)(class)是C#類(lèi)型中最基礎(chǔ)的類(lèi)型。類(lèi)是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將狀態(tài)(字段)和行為(方法和其他函數(shù)成員)組合在一個(gè)單元中。類(lèi)提供了用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi)實(shí)例的定義，也就是對(duì)象(object)。類(lèi)支持繼承(inheritance)和多態(tài)(polymorphism)，即派生類(lèi)能夠擴(kuò)展和特殊化基類(lèi)的機(jī)制。

使用類(lèi)聲明可以創(chuàng)建新的類(lèi)。類(lèi)聲明以一個(gè)聲明頭開(kāi)始，其組成方式如下：先是指定類(lèi)的特性和修飾符，后跟類(lèi)的名字，基類(lèi)(如果有的話)的名字，以及被該類(lèi)實(shí)現(xiàn)的接口名。聲明頭后面就是類(lèi)體了，它由一組包含在大括號(hào)({})中的成員聲明組成。

下面是一個(gè)名為Point的簡(jiǎn)單類(lèi)的聲明：

public class Point

{

public int x, y;

public Point(int x, int y){

this.x = x;

this.y = y;

}

}

使用new運(yùn)算符創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，它將為新實(shí)例分配內(nèi)存，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化實(shí)例，并且返回對(duì)該實(shí)例的引用。下面的語(yǔ)句創(chuàng)建兩個(gè)Point對(duì)象，并且將那些對(duì)象的引用保存到兩個(gè)變量中：

Point p1 = new Point(0, 0);

Point p2 = new Point(10, 20);

當(dāng)不再使用對(duì)象時(shí)，該對(duì)象所占的內(nèi)存將被自動(dòng)回收。在C#中，沒(méi)有必要也不可能顯式地釋放對(duì)象。

1.6.1 成員

類(lèi)的成員或者是靜態(tài)成員(static member)，或者是實(shí)例成員(instance member)。靜態(tài)成員屬于類(lèi)，實(shí)例成員屬于對(duì)象(類(lèi)的實(shí)例)。

表1.6提供了類(lèi)所能包含的各種成員的描述。

表1.6 類(lèi) 的 成 員

成 員

描 述

常數(shù)

與類(lèi)關(guān)聯(lián)的常量值

字段

類(lèi)的變量

方法

能夠被類(lèi)執(zhí)行的計(jì)算和行為

屬性

使對(duì)象能夠讀取和寫(xiě)入類(lèi)的命名屬性

索引器

使對(duì)象能夠用與數(shù)組相同的方式進(jìn)行索引

事件

能夠被類(lèi)產(chǎn)生的通知

運(yùn)算符

類(lèi)支持的轉(zhuǎn)換和表達(dá)式運(yùn)算符

構(gòu)造函數(shù)

初始化類(lèi)的實(shí)例或者類(lèi)本身

析構(gòu)函數(shù)

在永久銷(xiāo)毀類(lèi)的實(shí)例之前執(zhí)行的行為

類(lèi)型

被類(lèi)聲明的嵌套類(lèi)型

1.6.2 可訪問(wèn)性

類(lèi)的每個(gè)成員都有關(guān)聯(lián)的可訪問(wèn)性，它控制能夠訪問(wèn)該成員的程序文本區(qū)域。有5種可能的可訪問(wèn)性形式。表1.7概述了類(lèi)的可訪問(wèn)性的意義。

表1.7 類(lèi)的可訪問(wèn)性

可訪問(wèn)性

意 義

public

訪問(wèn)不受限制

protected

訪問(wèn)僅限于包含類(lèi)或從包含類(lèi)派生的類(lèi)型

internal

訪問(wèn)僅限于當(dāng)前程序集

protected internal

訪問(wèn)僅限于從包含類(lèi)派生的當(dāng)前程序集或類(lèi)型

private

訪問(wèn)僅限于包含類(lèi)

1.6.3 基類(lèi)

類(lèi)的聲明可能通過(guò)在類(lèi)名后加上冒號(hào)和基類(lèi)的名字來(lái)指定一個(gè)基類(lèi)譯注4。省略基類(lèi)等同于直接從object類(lèi)派生。在下面的示例中，Point3D的基類(lèi)是Point，而Point的基類(lèi)是object：

public class Point

{

public int x, y;

public Point(int x, int y){

this.x = x;

this.y = y;

}

}

public class Point3D: Point

{

public int z;

public Point3D(int x, int y, int z): Point(x, y){

this.z = z;

}

}

Point3D類(lèi)繼承了其基類(lèi)的成員。繼承意味著類(lèi)將隱式地包含其基類(lèi)的所有成員(除了基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù))。派生類(lèi)能夠在繼承基類(lèi)的基礎(chǔ)上增加新的成員，但是它不能移除繼承成員的定義。在前面的示例中，Point3D類(lèi)從Point類(lèi)中繼承了x字段和y字段，并且每一個(gè)Point3D實(shí)例都包含三個(gè)字段x，y和z。

從類(lèi)類(lèi)型到它的任何基類(lèi)類(lèi)型都存在隱式的轉(zhuǎn)換。并且，類(lèi)類(lèi)型的變量能夠引用該類(lèi)的實(shí)例，或者任何派生類(lèi)的實(shí)例。例如，對(duì)于前面給定的類(lèi)聲明，Point類(lèi)型的變量能夠引用Point實(shí)例或者Point3D實(shí)例：

Point a = new Point(10, 20);

Point b = new Point3D(10, 20, 30);

1.6.4 字段

字段是與對(duì)象或類(lèi)相關(guān)聯(lián)的變量。

當(dāng)一個(gè)字段聲明中含有static修飾符時(shí)，由該聲明引入的字段為靜態(tài)字段(static field)。它只標(biāo)識(shí)了一個(gè)存儲(chǔ)位置。不管創(chuàng)建了多少個(gè)類(lèi)實(shí)例，靜態(tài)字段都只會(huì)有一個(gè)副本。

當(dāng)一個(gè)字段聲明中不含有static修飾符時(shí)，由該聲明引入的字段為實(shí)例字段(instance field)。類(lèi)的每個(gè)實(shí)例都包含了該類(lèi)的所有實(shí)例字段的一個(gè)單獨(dú)副本。

在下面的示例中，Color類(lèi)的每個(gè)實(shí)例都有r，g，b實(shí)例字段的不同副本，但是Black，White，Red，Green和Blue等靜態(tài)字段只有一個(gè)副本：

public class Color

{

public static readonly Color Black = new Color(0, 0, 0);

public static readonly Color White = new Color(255, 255, 255);

public static readonly Color Red = new Color(255, 0, 0);

public static readonly Color Green = new Color(0, 255, 0);

public static readonly Color Blue = new Color(0, 0, 255);

private byte r, g, b;

public Color(byte r, byte g, byte b) {

this.r = r;

this.g = g;

this.b = b;

}

}

如前面的示例所示，通過(guò)readonly修飾符聲明只讀字段。給readonly字段的賦值只能作為聲明的組成部分出現(xiàn)，或者在同一類(lèi)中的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)或靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)中出現(xiàn)。

1.6.5 方法

方法(method)是一種用于實(shí)現(xiàn)可以由對(duì)象或類(lèi)執(zhí)行的計(jì)算或操作的成員。靜態(tài)方法(static method)只能通過(guò)類(lèi)來(lái)訪問(wèn)。實(shí)例方法(instance method)則要通過(guò)類(lèi)的實(shí)例訪問(wèn)。

方法有一個(gè)參數(shù)(parameter)列表(可能為空)，表示傳遞給方法的值或者引用;方法還有返回類(lèi)型(return type)，用于指定由該方法計(jì)算和返回的值的類(lèi)型。如果方法不返回一個(gè)值，則它的返回類(lèi)型為void。

在聲明方法的類(lèi)中，該方法的簽名必須是惟一的。方法的簽名由它的名稱(chēng)、參數(shù)的數(shù)目、每個(gè)參數(shù)的修飾符和類(lèi)型組成。返回類(lèi)型不是方法簽名的組成部分。

1.6.5.1 參數(shù)

參數(shù)用于將值或者引用變量傳遞給方法。當(dāng)方法被調(diào)用時(shí)，方法的參數(shù)譯注5從指定的自變量(argument)譯注6得到它們實(shí)際的值。C#有4種參數(shù)：值參數(shù)、引用參數(shù)、輸出參數(shù)和參數(shù)數(shù)組。

值參數(shù)(value parameter)用于輸入?yún)?shù)的傳遞。值參數(shù)相當(dāng)于一個(gè)局部變量，它的初始值是從為該參數(shù)所傳遞的自變量獲得的。對(duì)值參數(shù)的修改不會(huì)影響所傳遞的自變量。

引用參數(shù)(reference parameter)用于輸入和輸出參數(shù)的傳遞。用于引用參數(shù)的自變量必須是一個(gè)變量，并且在方法執(zhí)行期間，引用參數(shù)和作為自變量的變量所表示的是同一個(gè)存儲(chǔ)位置。引用參數(shù)用ref修飾符聲明。下面的示例展示了ref參數(shù)的使用：

using System;

class Test

{

static void Swap(ref int x, ref int y) {

int temp = x;

x = y;

y = temp;

}

static void Main() {

int i = 1, j = 2;

Swap(ref i, ref j);

Console.WriteLine("{0} {1}", i, j); //輸出 "2 1"

}

}

輸出參數(shù)(output parameter)用于輸出參數(shù)的傳遞。輸出參數(shù)類(lèi)似于引用參數(shù)，不同之處在于調(diào)用方提供的自變量初始值無(wú)關(guān)緊要。輸出參數(shù)用out修飾符聲明。下面的示例展示了out參數(shù)的使用：

using System;

class Test {

static void Divide(int x, int y, out int result, out int remainder) {

result = x / y;

remainder = x % y;

}

static void Main() {

int res, rem;

Divide(10, 3, out res, out rem);

Console.WriteLine("{0} {1}", res, rem); //輸出　"3 1"

}

}

參數(shù)數(shù)組(parameter array)允許將可變長(zhǎng)度的自變量列表傳遞給方法。參數(shù)數(shù)組用params修飾符聲明。只有方法的最后一個(gè)參數(shù)能夠被聲明為參數(shù)數(shù)組，而且它必須是一維數(shù)組類(lèi)型。System.Console類(lèi)的Write和WriteLine方法是參數(shù)數(shù)組應(yīng)用的很好的例子。它們的聲明形式如下：

public class Console

{

public static void Write(string fmt, params object[] args) {...}

public static void WriteLine(string fmt, params object[] args) {...}

...

}

在方法中使用參數(shù)數(shù)組時(shí)，參數(shù)數(shù)組表現(xiàn)得就像常規(guī)的數(shù)組類(lèi)型參數(shù)一樣。然而，帶數(shù)組參數(shù)的方法調(diào)用中，既可以傳遞參數(shù)數(shù)組類(lèi)型的單個(gè)自變量，也可以傳遞參數(shù)數(shù)組的元素類(lèi)型的若干自變量。對(duì)于后者的情形，數(shù)組實(shí)例將自動(dòng)被創(chuàng)建，并且通過(guò)給定的自變量初始化。示例：

Console.WriteLine("x={0} y={1} z={2}", x, y, z);

等價(jià)于下面的語(yǔ)句：

object[] args = new object[3];

args[0] = x;

args[1] = y;

args[2] = z;

Console.WriteLine("x={0} y={1} z={2}", args);

1.6.5.2 方法體和局部變量

方法體指定方法調(diào)用時(shí)所要執(zhí)行的語(yǔ)句。

方法體能夠聲明特定于該方法調(diào)用的變量。這樣的變量被稱(chēng)為局部變量(local variable)。局部變量聲明指定類(lèi)型名、變量名，可能還有初始值。下面的示例聲明了一個(gè)局部變量i，其初始值為0;另一個(gè)局部變量j沒(méi)有初始值。

using System;

class Squares

{

static void Main() {

int i = 0;

int j;

while(i < 10){

j = i * i;

Console.WriteLine("{0} x {0} = {1}", i, j);

i = i + 1;

}

}

}

C#要求局部變量在其值被獲得之前明確賦值(definitely)。例如，假設(shè)前面的變量i的聲明沒(méi)有包含初始值，那么，在接下來(lái)對(duì)i的使用將導(dǎo)致編譯器報(bào)告錯(cuò)誤，原因就是i在程序中沒(méi)有明確賦值。

方法能夠使用return語(yǔ)句將控制返回給它的調(diào)用方。如果方法是void的，則return語(yǔ)句不能指定表達(dá)式;如果方法是非void的，則return語(yǔ)句必須包含表達(dá)式，用于計(jì)算返回值。

1.6.5.3 靜態(tài)方法和實(shí)例方法

若一個(gè)方法聲明中含有static修飾符，則稱(chēng)該方法為靜態(tài)方法(static method)。靜態(tài)方法不對(duì)特定實(shí)例進(jìn)行操作，只能訪問(wèn)靜態(tài)成員。

若一個(gè)方法聲明中沒(méi)有static修飾符，則稱(chēng)該方法為實(shí)例方法(instance method)。實(shí)例方法對(duì)特定實(shí)例進(jìn)行操作，既能夠訪問(wèn)靜態(tài)成員，也能夠訪問(wèn)實(shí)例成員。在調(diào)用實(shí)例方法的實(shí)例上，可以用 this來(lái)訪問(wèn)該實(shí)例，而在靜態(tài)方法中引用this是錯(cuò)誤的。

下面的Entity類(lèi)具有靜態(tài)和實(shí)例兩種成員：

class Entity

{

static int nextSerialNo;

int serialNo;

public Entity() {

serialNo = nextSerialNo++;

}

public int GetSerialNo() {

return serialNo;

}

public static int GetNextSerialNo() {

return nextSerialNo;

}

public static void SetNextSerialNo(int value) {

nextSerialNo = value;

}

}

每一個(gè)Entity實(shí)例包含一個(gè)序列號(hào)(并且假定這里省略了一些其他信息)。Entity構(gòu)造函數(shù)(類(lèi)似于實(shí)例方法)用下一個(gè)有效的序列號(hào)初始化新的實(shí)例。因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)是一個(gè)實(shí)例成員，所以，它既可以訪問(wèn)serialNo實(shí)例字段，也可以訪問(wèn)nextSerialNo靜態(tài)字段。

GetNextSerialNo和SetNextSerialNo靜態(tài)方法能夠訪問(wèn)nextSerialNo靜態(tài)字段，但是如果訪問(wèn)serialNo實(shí)例字段就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

下面的示例展示了Entity類(lèi)的使用：

using System;

class Test

{

static void Main() {

Entity.SetNextSerialNo(1000);

Entity e1 = new Entity();

Entity e2 = new Entity();

Console.WriteLine(e1.GetSerialNo()); //輸出　"1000"

Console.WriteLine(e2.GetSerialNo()); //輸出　"1001"

Console.WriteLine(Entity.GetNextSerialNo()); //輸出　"1002"

}

}

注意，SetNextSerialNo和GetNextSerialNo靜態(tài)方法通過(guò)類(lèi)調(diào)用，而GetSerialNo實(shí)例成員則通過(guò)類(lèi)的實(shí)例調(diào)用。

1.6.5.4 虛擬方法、重寫(xiě)方法和抽象方法

若一個(gè)實(shí)例方法的聲明中含有virtual修飾符，則稱(chēng)該方法為虛擬方法(virtual method)。若其中沒(méi)有virtual修飾符，則稱(chēng)該方法為非虛擬方法(nonvirtual method)。

在一個(gè)虛擬方法調(diào)用中，該調(diào)用所涉及的實(shí)例的運(yùn)行時(shí)類(lèi)型(runtime type)確定了要被調(diào)用的究竟是該方法的哪一個(gè)實(shí)現(xiàn)。在非虛擬方法調(diào)用中，實(shí)例的編譯時(shí)類(lèi)型(compile-time type)是決定性因素。

虛擬方法可以由派生類(lèi)重寫(xiě)(override)譯注7實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)實(shí)例方法聲明中含有override修飾符時(shí)，該方法將重寫(xiě)所繼承的相同簽名的虛擬方法。虛擬方法聲明用于引入新方法，而重寫(xiě)方法聲明則用于使現(xiàn)有的繼承虛擬方法專(zhuān)用化(通過(guò)提供該方法的新實(shí)現(xiàn))。

抽象(abstract)方法是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的虛擬方法。抽象方法的聲明是通過(guò)abstract修飾符實(shí)現(xiàn)的，并且只允許在抽象類(lèi)中使用抽象方法聲明。非抽象類(lèi)的派生類(lèi)需要重寫(xiě)抽象方法。

下面的示例聲明了一個(gè)抽象類(lèi)Expression，它表示一個(gè)表達(dá)式樹(shù)的節(jié)點(diǎn);它有三個(gè)派生類(lèi)Constant，VariableReference，Operation，它們實(shí)現(xiàn)了常數(shù)、變量引用和算術(shù)運(yùn)算的表達(dá)式樹(shù)節(jié)點(diǎn)。

using System;

using System.Collections;

public abstract class Expression

{

public abstract double Evaluate(Hashtable vars);

}

public class Constant: Expression

{

double value;

public Constant(double value) {

this.value = value;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

return value;

}

}

public class VariableReference: Expression

{

string name;

public VariableReference(string name) {

this.name = name;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

object value = vars[name];

if (value == null) {

throw new Exception("Unknown variable: " + name);

}

return Convert.ToDouble(value);

}

}

public class Operation: Expression

{

Expression left;

char op;

Expression right;

public Operation(Expression left, char op, Expression right) {

this.left = left;

this.op = op;

this.right = right;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

double x = left.Evaluate(vars);

double y = right.Evaluate(vars);

switch(op) {

case '+' : return x + y;

case '-' : return x - y;

case '*' : return x * y;

case '/' : return x / y;

}

throw new Exception("Unknown operator");

}

}

前面的4個(gè)類(lèi)用于模型化算術(shù)表達(dá)式。例如，使用這些類(lèi)的實(shí)例，表達(dá)式x+3能夠被表示為如下的形式：

Expression e = new Operation(

new VariableReference("x"),

'+',

new Constant(3));

Expression實(shí)例的Evaluate方法將被調(diào)用，以計(jì)算表達(dá)式的值，從而產(chǎn)生一個(gè)double值。該方法取得一個(gè)包含變量名(輸入的鍵)和值(輸入的值)的Hashtable作為其自變量。Evaluate方法是虛擬的抽象方法，意味著派生類(lèi)必須重寫(xiě)它并提供實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。

Evaluate方法的Constant的實(shí)現(xiàn)只是返回保存的常數(shù)。VariableReference的實(shí)現(xiàn)在Hashtable中查找變量名，并且返回相應(yīng)的值。Operation的實(shí)現(xiàn)則首先計(jì)算左操作數(shù)和右操作數(shù)的值(通過(guò)遞歸調(diào)用Evaluate方法)，然后執(zhí)行給定的算術(shù)運(yùn)算。

下面的程序使用Expression類(lèi)，對(duì)于不同的x和y的值，計(jì)算表達(dá)式x*(y+2)。

using System;

using System.Collections;

class Test

{

static void Main() {

Expression e = new Operation(

new VariableReference("x"),

'*',

new Operation(

new VariableReference("y"),

'+',

new Constant(2)

)

);

Hashtable vars = new Hashtable();

Vars["x"] = 3;

Vars["y"] = 5;

Console.WriteLine(e.Evaluate(vars)); //輸出　"21"

Vars["x"] = 1.5;

Vars["y"] = 9;

Console.WriteLine(e.Evaluate(vars)); //輸出　"16.5"

}

}

1.6.5.5 方法重載

方法重載(Method overloading)允許在同一個(gè)類(lèi)中采用同一個(gè)名稱(chēng)聲明多個(gè)方法，條件是它們的簽名是惟一的。當(dāng)編譯一個(gè)重載方法的調(diào)用時(shí)，編譯器采用重載決策(overload resolution)確定應(yīng)調(diào)用的方法。重載決策找到最佳匹配自變量的方法，或者在沒(méi)有找到最佳匹配的方法時(shí)報(bào)告錯(cuò)誤信息。下面的示例展示了重載決策工作機(jī)制。在Main方法中每一個(gè)調(diào)用的注釋說(shuō)明了實(shí)際被調(diào)用的方法。

class Test

{

static void F() {

Console.WriteLine("F()");

}

static void F(object x) {

Console.WriteLine("F(object)");

}

static void F(int x) {

Console.WriteLine("F(int)");

}

static void F(double x) {

Console.WriteLine("F(double)");

}

static void F(double x, dpuble y) {

Console.WriteLine("F(double, double)");

}

static void Main(){

F(); //調(diào)用F()

F(1); //調(diào)用F(int)

F(1.0); //調(diào)用F(double)

F("abc"); //調(diào)用F(object)

F((double)1); //調(diào)用F(double)

F((object)1); //調(diào)用F(object)

F(1, 1); //調(diào)用F(double, double)

}

}

如上例所示，總是通過(guò)自變量到參數(shù)類(lèi)型的顯式的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，來(lái)選擇特定方法。

1.6.6 其他函數(shù)成員

類(lèi)的函數(shù)成員(function member)是包含可執(zhí)行語(yǔ)句的成員。前面部分所描述的方法是主要的函數(shù)成員。這一節(jié)討論其他幾種C#支持的函數(shù)成員：構(gòu)造函數(shù)、屬性、索引器、事件、運(yùn)算符、析構(gòu)函數(shù)。

表1.8展示一個(gè)名為L(zhǎng)ist的類(lèi)，它實(shí)現(xiàn)一個(gè)可擴(kuò)展的對(duì)象列表。這個(gè)類(lèi)包含了最通用的幾種函數(shù)成員的例子。

表1.8 類(lèi)的函數(shù)成員示例

public class List

{

const int defaultCapacity = 4;

常數(shù)

object[] items;

int count;

字段

(續(xù)表)

public List(): this(defaultCapacity) {}

public List(int capacity) {

items = new object[capacity];

}

構(gòu)造函數(shù)

public int Count {

get { return count; }

}

public string Capacity {

get {

return items.Length;

}

set {

if (value < count) value = count;

if (value != items.Length) {

object[] newItems = new object[value];

Array.Copy(items, 0, newItems, 0, count);

items = newItems;

}

}

}

屬性

public object this[int index] {

get {

return items[index];

}

set {

items[index] = value;

OnListChange();

}

}

索引器

public void Add(object item) {

if (count == Capacity) Capacity = count * 2;

items[count] = item;

count++;

OnChanged();

}

protected virtual void OnChanged() {

if (Changed != null) Changed(this, EventArgs.Empty);

}

public override bool Equals(object other) {

return Equals (this,other as List );

}

static bool Equals ( List a,List b) {

if (a == null) return b == null;

if (b == null || a.count != b.count) return false;

for (int i = 0; i < a.count; i++) {

if (!object.Equals(a.item[i], b.item[i])) {

return false;

}

}

}

方法

public event EventHandler Changed;

事件

public static bool operator ==(List a, List b) {

return Equals(a, b);

}

public static bool operator !=(List a, List b) {

return !Equals(a, b);

}

運(yùn)算符

}

1.6.6.1 構(gòu)造函數(shù)

C#既支持實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，也支持靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)。實(shí)例構(gòu)造函數(shù)(instance constructor)是實(shí)現(xiàn)初始化類(lèi)實(shí)例所需操作的成員。靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)(static constructor)是一種在類(lèi)首次加載時(shí)用于實(shí)現(xiàn)初始化類(lèi)本身所需操作的成員。

構(gòu)造函數(shù)的聲明如同方法一樣，不過(guò)，它沒(méi)有返回類(lèi)型，它的名字與包含它的類(lèi)名一樣。若構(gòu)造函數(shù)的聲明中包含static修飾符，則它聲明了一個(gè)靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，否則聲明實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。

實(shí)例構(gòu)造函數(shù)能夠被重載。例如，List聲明了兩個(gè)實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)不帶參數(shù)，一個(gè)帶有一個(gè)int參數(shù)。使用new運(yùn)算符可以調(diào)用實(shí)例參數(shù)。下面的語(yǔ)句使用各個(gè)List類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了兩個(gè)List實(shí)例。

List list1 = new List();

List list2 = new List(10);

實(shí)例構(gòu)造函數(shù)不同于其他方法，它是不能被繼承的。并且，一個(gè)類(lèi)除了自己聲明的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)外，不可能有其他的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。如果一個(gè)類(lèi)沒(méi)有聲明任何實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，則會(huì)自動(dòng)地為它提供一個(gè)默認(rèn)的空的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。

1.6.6.2 屬性

屬性(property)是字段的自然擴(kuò)展，兩者都是具有關(guān)聯(lián)類(lèi)型的命名成員，而且訪問(wèn)字段和屬性的語(yǔ)法是相同的。然而，屬性與字段不同，不表示存儲(chǔ)位置。相反，屬性有訪問(wèn)器(accessor)，這些訪問(wèn)器指定在它們的值被讀取或?qū)懭霑r(shí)需執(zhí)行的語(yǔ)句。

屬性的聲明類(lèi)似于字段，不同之處在于屬性的聲明以定界符{}之間的get訪問(wèn)器和/或set訪問(wèn)器結(jié)束，而不是分號(hào)。同時(shí)包含get訪問(wèn)器和set訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為讀寫(xiě)屬性(read-write property)。只具有g(shù)et訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為只讀屬性(read-only property)。只具有set訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為只寫(xiě)屬性(write-only property)。

get訪問(wèn)器相當(dāng)于一個(gè)具有屬性類(lèi)型返回值的無(wú)參數(shù)方法。除了作為賦值的目標(biāo)外，當(dāng)在表達(dá)式中引用屬性時(shí)，會(huì)調(diào)用該屬性的get訪問(wèn)器以計(jì)算該屬性的值。

set訪問(wèn)器相當(dāng)于一個(gè)具有單個(gè)名為value的參數(shù)和無(wú)返回類(lèi)型的方法。當(dāng)一個(gè)屬性作為賦值的目標(biāo)，或者作為++或--運(yùn)算符的操作數(shù)被引用時(shí)，就會(huì)調(diào)用set訪問(wèn)器，所傳遞的自變量將提供新值。

List類(lèi)聲明了兩個(gè)屬性Count和Capacity，依次是只讀和只寫(xiě)的。下面是使用這些屬性的示例：

List names = new List();

names.Capacity = 100; //調(diào)用set訪問(wèn)器

int i = names.Count; //調(diào)用get訪問(wèn)器

int j = names.Capacity; //調(diào)用get訪問(wèn)器

與字段和方法類(lèi)似，對(duì)于實(shí)例屬性和靜態(tài)屬性，C#兩者都支持。靜態(tài)屬性是聲明中具有static修飾符，而實(shí)例屬性則沒(méi)有。

屬性的訪問(wèn)器可以是虛擬的。當(dāng)屬性聲明中包含virtual，abstract，override修飾符時(shí)，它們將運(yùn)用到屬性訪問(wèn)器。

1.6.6.3 索引器

索引器是這樣一個(gè)成員：它使對(duì)象能夠用與數(shù)組相同的方式進(jìn)行索引。索引器的聲明與屬性很相似，不同之處在于成員的名字是this，后面的參數(shù)列表是在定界符([])之間。參數(shù)在索引器的訪問(wèn)器中是可用的。與屬性類(lèi)似，索引器可以是讀寫(xiě)、只讀、只寫(xiě)的，并且索引器的訪問(wèn)器也可以是虛擬的。

List類(lèi)聲明了單個(gè)讀寫(xiě)索引器，接受一個(gè)int型的參數(shù)。通過(guò)索引器就可能用int值索引List實(shí)例。例如：

List names = new List();

names.Add("Liz");

names.Add("Martha");

names.Add("Beth");

for (int i = 0; i < names.Count; i++) {

string s = (string) names[i];

names[i] = s.ToUpper();

}

索引器能夠被重載，意味著可以聲明多個(gè)索引器，只要它們的參數(shù)個(gè)數(shù)或類(lèi)型不同。

1.6.6.4 事件

事件是使對(duì)象或類(lèi)能夠提供通知的成員。事件的聲明與字段的類(lèi)似，不同之處在于事件聲明包含一個(gè)event關(guān)鍵字，并且事件聲明的類(lèi)型必須是委托類(lèi)型。

在包含事件聲明的類(lèi)中，事件可以像委托類(lèi)型的字段一樣使用(這樣的事件不能是 abstract，而且不能聲明訪問(wèn)器)。該字段保存了一個(gè)委托的引用，表示事件處理程序已經(jīng)被添加到事件上。如果尚未添加任何事件處理程序，則該字段為null。

List類(lèi)聲明了名為Changed的單個(gè)事件成員，Changed事件表明有一個(gè)新項(xiàng)添加到事件處理程序列表，它由OnChanged虛擬方法引發(fā)，它首先檢查事件是否為null(意思是沒(méi)有事件處理程序)。引發(fā)事件的通知正好等價(jià)于調(diào)用事件所表示的委托——因此，不需要特殊的語(yǔ)言構(gòu)件引發(fā)事件。

客戶(hù)通過(guò)事件處理程序(event handler)響應(yīng)事件。使用“+=”運(yùn)算符添加或者使用“-=”移除事件處理程序。下面的示例添加一個(gè)事件處理程序到List類(lèi)的Changed事件：

using System;

class Test

{

static int changeCount;

static void ListChanged(object sender, EventArgs e) {

changCount++;

}

static void Main() {

List names = new List();

names.Changed += new EventHandler(ListChanged);

names.Add("Liz");

names.Add("Martha");

names.Add("Beth");

Console.WriteLine(changeCount); //輸出 "3"

}

}

對(duì)于要求控制事件的底層存儲(chǔ)的更高級(jí)場(chǎng)景譯注8，事件的聲明可以顯式地提供add和remove訪問(wèn)器，它們?cè)谀撤N程度上類(lèi)似于屬性的set訪問(wèn)器。

1.6.6.5 運(yùn)算符

運(yùn)算符(operator)是一種函數(shù)成員，用來(lái)定義可應(yīng)用于類(lèi)實(shí)例的特定表達(dá)式運(yùn)算符的含義。有三種運(yùn)算符能夠被定義：一元運(yùn)算符、二元運(yùn)算符和轉(zhuǎn)換運(yùn)算符。所有的運(yùn)算符必須聲明為public和static。

List類(lèi)聲明了兩個(gè)運(yùn)算符，運(yùn)算符 “==”和運(yùn)算符 “!=”，并且向表達(dá)式賦予新的含義，而這些表達(dá)式將這些運(yùn)算符應(yīng)用到List實(shí)例上。特別指出，這些運(yùn)算符定義了兩個(gè)List對(duì)象的相等比較，即使用它們的Equals方法進(jìn)行比較。下面的示例使用“==”運(yùn)算符比較兩個(gè)List實(shí)例。

using System;

class Test

{

static void Main() {

List a = new List();

a.Add(1);

a.Add(2);

List b = new List();

b.Add(1);

b.Add(2);

Console.WriteLine(a == b); //輸出　"True"

b.Add(3);

Console.WriteLine(a == b); //輸出　"False"

}類(lèi)(class)是C#類(lèi)型中最基礎(chǔ)的類(lèi)型。類(lèi)是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將狀態(tài)(字段)和行為(方法和其他函數(shù)成員)組合在一個(gè)單元中。類(lèi)提供了用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類(lèi)實(shí)例的定義，也就是對(duì)象(object)。類(lèi)支持繼承(inheritance)和多態(tài)(polymorphism)，即派生類(lèi)能夠擴(kuò)展和特殊化基類(lèi)的機(jī)制。

使用類(lèi)聲明可以創(chuàng)建新的類(lèi)。類(lèi)聲明以一個(gè)聲明頭開(kāi)始，其組成方式如下：先是指定類(lèi)的特性和修飾符，后跟類(lèi)的名字，基類(lèi)(如果有的話)的名字，以及被該類(lèi)實(shí)現(xiàn)的接口名。聲明頭后面就是類(lèi)體了，它由一組包含在大括號(hào)({})中的成員聲明組成。

下面是一個(gè)名為Point的簡(jiǎn)單類(lèi)的聲明：

public class Point

{

public int x, y;

public Point(int x, int y){

this.x = x;

this.y = y;

}

}

使用new運(yùn)算符創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例，它將為新實(shí)例分配內(nèi)存，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化實(shí)例，并且返回對(duì)該實(shí)例的引用。下面的語(yǔ)句創(chuàng)建兩個(gè)Point對(duì)象，并且將那些對(duì)象的引用保存到兩個(gè)變量中：

Point p1 = new Point(0, 0);

Point p2 = new Point(10, 20);

當(dāng)不再使用對(duì)象時(shí)，該對(duì)象所占的內(nèi)存將被自動(dòng)回收。在C#中，沒(méi)有必要也不可能顯式地釋放對(duì)象。

1.6.1 成員

類(lèi)的成員或者是靜態(tài)成員(static member)，或者是實(shí)例成員(instance member)。靜態(tài)成員屬于類(lèi)，實(shí)例成員屬于對(duì)象(類(lèi)的實(shí)例)。

表1.6提供了類(lèi)所能包含的各種成員的描述。

表1.6 類(lèi) 的 成 員

成 員

描 述

常數(shù)

與類(lèi)關(guān)聯(lián)的常量值

字段

類(lèi)的變量

方法

能夠被類(lèi)執(zhí)行的計(jì)算和行為

屬性

使對(duì)象能夠讀取和寫(xiě)入類(lèi)的命名屬性

索引器

使對(duì)象能夠用與數(shù)組相同的方式進(jìn)行索引

事件

能夠被類(lèi)產(chǎn)生的通知

運(yùn)算符

類(lèi)支持的轉(zhuǎn)換和表達(dá)式運(yùn)算符

構(gòu)造函數(shù)

初始化類(lèi)的實(shí)例或者類(lèi)本身

析構(gòu)函數(shù)

在永久銷(xiāo)毀類(lèi)的實(shí)例之前執(zhí)行的行為

類(lèi)型

被類(lèi)聲明的嵌套類(lèi)型

1.6.2 可訪問(wèn)性

類(lèi)的每個(gè)成員都有關(guān)聯(lián)的可訪問(wèn)性，它控制能夠訪問(wèn)該成員的程序文本區(qū)域。有5種可能的可訪問(wèn)性形式。表1.7概述了類(lèi)的可訪問(wèn)性的意義。

表1.7 類(lèi)的可訪問(wèn)性

可訪問(wèn)性

意 義

public

訪問(wèn)不受限制

protected

訪問(wèn)僅限于包含類(lèi)或從包含類(lèi)派生的類(lèi)型

internal

訪問(wèn)僅限于當(dāng)前程序集

protected internal

訪問(wèn)僅限于從包含類(lèi)派生的當(dāng)前程序集或類(lèi)型

private

訪問(wèn)僅限于包含類(lèi)

1.6.3 基類(lèi)

類(lèi)的聲明可能通過(guò)在類(lèi)名后加上冒號(hào)和基類(lèi)的名字來(lái)指定一個(gè)基類(lèi)譯注4。省略基類(lèi)等同于直接從object類(lèi)派生。在下面的示例中，Point3D的基類(lèi)是Point，而Point的基類(lèi)是object：

public class Point

{

public int x, y;

public Point(int x, int y){

this.x = x;

this.y = y;

}

}

public class Point3D: Point

{

public int z;

public Point3D(int x, int y, int z): Point(x, y){

this.z = z;

}

}

Point3D類(lèi)繼承了其基類(lèi)的成員。繼承意味著類(lèi)將隱式地包含其基類(lèi)的所有成員(除了基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù))。派生類(lèi)能夠在繼承基類(lèi)的基礎(chǔ)上增加新的成員，但是它不能移除繼承成員的定義。在前面的示例中，Point3D類(lèi)從Point類(lèi)中繼承了x字段和y字段，并且每一個(gè)Point3D實(shí)例都包含三個(gè)字段x，y和z。

從類(lèi)類(lèi)型到它的任何基類(lèi)類(lèi)型都存在隱式的轉(zhuǎn)換。并且，類(lèi)類(lèi)型的變量能夠引用該類(lèi)的實(shí)例，或者任何派生類(lèi)的實(shí)例。例如，對(duì)于前面給定的類(lèi)聲明，Point類(lèi)型的變量能夠引用Point實(shí)例或者Point3D實(shí)例：

Point a = new Point(10, 20);

Point b = new Point3D(10, 20, 30);

1.6.4 字段

字段是與對(duì)象或類(lèi)相關(guān)聯(lián)的變量。

當(dāng)一個(gè)字段聲明中含有static修飾符時(shí)，由該聲明引入的字段為靜態(tài)字段(static field)。它只標(biāo)識(shí)了一個(gè)存儲(chǔ)位置。不管創(chuàng)建了多少個(gè)類(lèi)實(shí)例，靜態(tài)字段都只會(huì)有一個(gè)副本。

當(dāng)一個(gè)字段聲明中不含有static修飾符時(shí)，由該聲明引入的字段為實(shí)例字段(instance field)。類(lèi)的每個(gè)實(shí)例都包含了該類(lèi)的所有實(shí)例字段的一個(gè)單獨(dú)副本。

在下面的示例中，Color類(lèi)的每個(gè)實(shí)例都有r，g，b實(shí)例字段的不同副本，但是Black，White，Red，Green和Blue等靜態(tài)字段只有一個(gè)副本：

public class Color

{

public static readonly Color Black = new Color(0, 0, 0);

public static readonly Color White = new Color(255, 255, 255);

public static readonly Color Red = new Color(255, 0, 0);

public static readonly Color Green = new Color(0, 255, 0);

public static readonly Color Blue = new Color(0, 0, 255);

private byte r, g, b;

public Color(byte r, byte g, byte b) {

this.r = r;

this.g = g;

this.b = b;

}

}

如前面的示例所示，通過(guò)readonly修飾符聲明只讀字段。給readonly字段的賦值只能作為聲明的組成部分出現(xiàn)，或者在同一類(lèi)中的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)或靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)中出現(xiàn)。

1.6.5 方法

方法(method)是一種用于實(shí)現(xiàn)可以由對(duì)象或類(lèi)執(zhí)行的計(jì)算或操作的成員。靜態(tài)方法(static method)只能通過(guò)類(lèi)來(lái)訪問(wèn)。實(shí)例方法(instance method)則要通過(guò)類(lèi)的實(shí)例訪問(wèn)。

方法有一個(gè)參數(shù)(parameter)列表(可能為空)，表示傳遞給方法的值或者引用;方法還有返回類(lèi)型(return type)，用于指定由該方法計(jì)算和返回的值的類(lèi)型。如果方法不返回一個(gè)值，則它的返回類(lèi)型為void。

在聲明方法的類(lèi)中，該方法的簽名必須是惟一的。方法的簽名由它的名稱(chēng)、參數(shù)的數(shù)目、每個(gè)參數(shù)的修飾符和類(lèi)型組成。返回類(lèi)型不是方法簽名的組成部分。

1.6.5.1 參數(shù)

參數(shù)用于將值或者引用變量傳遞給方法。當(dāng)方法被調(diào)用時(shí)，方法的參數(shù)譯注5從指定的自變量(argument)譯注6得到它們實(shí)際的值。C#有4種參數(shù)：值參數(shù)、引用參數(shù)、輸出參數(shù)和參數(shù)數(shù)組。

值參數(shù)(value parameter)用于輸入?yún)?shù)的傳遞。值參數(shù)相當(dāng)于一個(gè)局部變量，它的初始值是從為該參數(shù)所傳遞的自變量獲得的。對(duì)值參數(shù)的修改不會(huì)影響所傳遞的自變量。

引用參數(shù)(reference parameter)用于輸入和輸出參數(shù)的傳遞。用于引用參數(shù)的自變量必須是一個(gè)變量，并且在方法執(zhí)行期間，引用參數(shù)和作為自變量的變量所表示的是同一個(gè)存儲(chǔ)位置。引用參數(shù)用ref修飾符聲明。下面的示例展示了ref參數(shù)的使用：

using System;

class Test

{

static void Swap(ref int x, ref int y) {

int temp = x;

x = y;

y = temp;

}

static void Main() {

int i = 1, j = 2;

Swap(ref i, ref j);

Console.WriteLine("{0} {1}", i, j); //輸出 "2 1"

}

}

輸出參數(shù)(output parameter)用于輸出參數(shù)的傳遞。輸出參數(shù)類(lèi)似于引用參數(shù)，不同之處在于調(diào)用方提供的自變量初始值無(wú)關(guān)緊要。輸出參數(shù)用out修飾符聲明。下面的示例展示了out參數(shù)的使用：

using System;

class Test {

static void Divide(int x, int y, out int result, out int remainder) {

result = x / y;

remainder = x % y;

}

static void Main() {

int res, rem;

Divide(10, 3, out res, out rem);

Console.WriteLine("{0} {1}", res, rem); //輸出　"3 1"

}

}

參數(shù)數(shù)組(parameter array)允許將可變長(zhǎng)度的自變量列表傳遞給方法。參數(shù)數(shù)組用params修飾符聲明。只有方法的最后一個(gè)參數(shù)能夠被聲明為參數(shù)數(shù)組，而且它必須是一維數(shù)組類(lèi)型。System.Console類(lèi)的Write和WriteLine方法是參數(shù)數(shù)組應(yīng)用的很好的例子。它們的聲明形式如下：

public class Console

{

public static void Write(string fmt, params object[] args) {...}

public static void WriteLine(string fmt, params object[] args) {...}

...

}

在方法中使用參數(shù)數(shù)組時(shí)，參數(shù)數(shù)組表現(xiàn)得就像常規(guī)的數(shù)組類(lèi)型參數(shù)一樣。然而，帶數(shù)組參數(shù)的方法調(diào)用中，既可以傳遞參數(shù)數(shù)組類(lèi)型的單個(gè)自變量，也可以傳遞參數(shù)數(shù)組的元素類(lèi)型的若干自變量。對(duì)于后者的情形，數(shù)組實(shí)例將自動(dòng)被創(chuàng)建，并且通過(guò)給定的自變量初始化。示例：

Console.WriteLine("x={0} y={1} z={2}", x, y, z);

等價(jià)于下面的語(yǔ)句：

object[] args = new object[3];

args[0] = x;

args[1] = y;

args[2] = z;

Console.WriteLine("x={0} y={1} z={2}", args);

1.6.5.2 方法體和局部變量

方法體指定方法調(diào)用時(shí)所要執(zhí)行的語(yǔ)句。

方法體能夠聲明特定于該方法調(diào)用的變量。這樣的變量被稱(chēng)為局部變量(local variable)。局部變量聲明指定類(lèi)型名、變量名，可能還有初始值。下面的示例聲明了一個(gè)局部變量i，其初始值為0;另一個(gè)局部變量j沒(méi)有初始值。

using System;

class Squares

{

static void Main() {

int i = 0;

int j;

while(i < 10){

j = i * i;

Console.WriteLine("{0} x {0} = {1}", i, j);

i = i + 1;

}

}

}

C#要求局部變量在其值被獲得之前明確賦值(definitely)。例如，假設(shè)前面的變量i的聲明沒(méi)有包含初始值，那么，在接下來(lái)對(duì)i的使用將導(dǎo)致編譯器報(bào)告錯(cuò)誤，原因就是i在程序中沒(méi)有明確賦值。

方法能夠使用return語(yǔ)句將控制返回給它的調(diào)用方。如果方法是void的，則return語(yǔ)句不能指定表達(dá)式;如果方法是非void的，則return語(yǔ)句必須包含表達(dá)式，用于計(jì)算返回值。

1.6.5.3 靜態(tài)方法和實(shí)例方法

若一個(gè)方法聲明中含有static修飾符，則稱(chēng)該方法為靜態(tài)方法(static method)。靜態(tài)方法不對(duì)特定實(shí)例進(jìn)行操作，只能訪問(wèn)靜態(tài)成員。

若一個(gè)方法聲明中沒(méi)有static修飾符，則稱(chēng)該方法為實(shí)例方法(instance method)。實(shí)例方法對(duì)特定實(shí)例進(jìn)行操作，既能夠訪問(wèn)靜態(tài)成員，也能夠訪問(wèn)實(shí)例成員。在調(diào)用實(shí)例方法的實(shí)例上，可以用 this來(lái)訪問(wèn)該實(shí)例，而在靜態(tài)方法中引用this是錯(cuò)誤的。

下面的Entity類(lèi)具有靜態(tài)和實(shí)例兩種成員：

class Entity

{

static int nextSerialNo;

int serialNo;

public Entity() {

serialNo = nextSerialNo++;

}

public int GetSerialNo() {

return serialNo;

}

public static int GetNextSerialNo() {

return nextSerialNo;

}

public static void SetNextSerialNo(int value) {

nextSerialNo = value;

}

}

每一個(gè)Entity實(shí)例包含一個(gè)序列號(hào)(并且假定這里省略了一些其他信息)。Entity構(gòu)造函數(shù)(類(lèi)似于實(shí)例方法)用下一個(gè)有效的序列號(hào)初始化新的實(shí)例。因?yàn)闃?gòu)造函數(shù)是一個(gè)實(shí)例成員，所以，它既可以訪問(wèn)serialNo實(shí)例字段，也可以訪問(wèn)nextSerialNo靜態(tài)字段。

GetNextSerialNo和SetNextSerialNo靜態(tài)方法能夠訪問(wèn)nextSerialNo靜態(tài)字段，但是如果訪問(wèn)serialNo實(shí)例字段就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

下面的示例展示了Entity類(lèi)的使用：

using System;

class Test

{

static void Main() {

Entity.SetNextSerialNo(1000);

Entity e1 = new Entity();

Entity e2 = new Entity();

Console.WriteLine(e1.GetSerialNo()); //輸出　"1000"

Console.WriteLine(e2.GetSerialNo()); //輸出　"1001"

Console.WriteLine(Entity.GetNextSerialNo()); //輸出　"1002"

}

}

注意，SetNextSerialNo和GetNextSerialNo靜態(tài)方法通過(guò)類(lèi)調(diào)用，而GetSerialNo實(shí)例成員則通過(guò)類(lèi)的實(shí)例調(diào)用。

1.6.5.4 虛擬方法、重寫(xiě)方法和抽象方法

若一個(gè)實(shí)例方法的聲明中含有virtual修飾符，則稱(chēng)該方法為虛擬方法(virtual method)。若其中沒(méi)有virtual修飾符，則稱(chēng)該方法為非虛擬方法(nonvirtual method)。

在一個(gè)虛擬方法調(diào)用中，該調(diào)用所涉及的實(shí)例的運(yùn)行時(shí)類(lèi)型(runtime type)確定了要被調(diào)用的究竟是該方法的哪一個(gè)實(shí)現(xiàn)。在非虛擬方法調(diào)用中，實(shí)例的編譯時(shí)類(lèi)型(compile-time type)是決定性因素。

虛擬方法可以由派生類(lèi)重寫(xiě)(override)譯注7實(shí)現(xiàn)。當(dāng)一個(gè)實(shí)例方法聲明中含有override修飾符時(shí)，該方法將重寫(xiě)所繼承的相同簽名的虛擬方法。虛擬方法聲明用于引入新方法，而重寫(xiě)方法聲明則用于使現(xiàn)有的繼承虛擬方法專(zhuān)用化(通過(guò)提供該方法的新實(shí)現(xiàn))。

抽象(abstract)方法是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的虛擬方法。抽象方法的聲明是通過(guò)abstract修飾符實(shí)現(xiàn)的，并且只允許在抽象類(lèi)中使用抽象方法聲明。非抽象類(lèi)的派生類(lèi)需要重寫(xiě)抽象方法。

下面的示例聲明了一個(gè)抽象類(lèi)Expression，它表示一個(gè)表達(dá)式樹(shù)的節(jié)點(diǎn);它有三個(gè)派生類(lèi)Constant，VariableReference，Operation，它們實(shí)現(xiàn)了常數(shù)、變量引用和算術(shù)運(yùn)算的表達(dá)式樹(shù)節(jié)點(diǎn)。

using System;

using System.Collections;

public abstract class Expression

{

public abstract double Evaluate(Hashtable vars);

}

public class Constant: Expression

{

double value;

public Constant(double value) {

this.value = value;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

return value;

}

}

public class VariableReference: Expression

{

string name;

public VariableReference(string name) {

this.name = name;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

object value = vars[name];

if (value == null) {

throw new Exception("Unknown variable: " + name);

}

return Convert.ToDouble(value);

}

}

public class Operation: Expression

{

Expression left;

char op;

Expression right;

public Operation(Expression left, char op, Expression right) {

this.left = left;

this.op = op;

this.right = right;

}

public override double Evaluate(Hashtable vars) {

double x = left.Evaluate(vars);

double y = right.Evaluate(vars);

switch(op) {

case '+' : return x + y;

case '-' : return x - y;

case '*' : return x * y;

case '/' : return x / y;

}

throw new Exception("Unknown operator");

}

}

前面的4個(gè)類(lèi)用于模型化算術(shù)表達(dá)式。例如，使用這些類(lèi)的實(shí)例，表達(dá)式x+3能夠被表示為如下的形式：

Expression e = new Operation(

new VariableReference("x"),

'+',

new Constant(3));

Expression實(shí)例的Evaluate方法將被調(diào)用，以計(jì)算表達(dá)式的值，從而產(chǎn)生一個(gè)double值。該方法取得一個(gè)包含變量名(輸入的鍵)和值(輸入的值)的Hashtable作為其自變量。Evaluate方法是虛擬的抽象方法，意味著派生類(lèi)必須重寫(xiě)它并提供實(shí)際的實(shí)現(xiàn)。

Evaluate方法的Constant的實(shí)現(xiàn)只是返回保存的常數(shù)。VariableReference的實(shí)現(xiàn)在Hashtable中查找變量名，并且返回相應(yīng)的值。Operation的實(shí)現(xiàn)則首先計(jì)算左操作數(shù)和右操作數(shù)的值(通過(guò)遞歸調(diào)用Evaluate方法)，然后執(zhí)行給定的算術(shù)運(yùn)算。

下面的程序使用Expression類(lèi)，對(duì)于不同的x和y的值，計(jì)算表達(dá)式x*(y+2)。

using System;

using System.Collections;

class Test

{

static void Main() {

Expression e = new Operation(

new VariableReference("x"),

'*',

new Operation(

new VariableReference("y"),

'+',

new Constant(2)

)

);

Hashtable vars = new Hashtable();

Vars["x"] = 3;

Vars["y"] = 5;

Console.WriteLine(e.Evaluate(vars)); //輸出　"21"

Vars["x"] = 1.5;

Vars["y"] = 9;

Console.WriteLine(e.Evaluate(vars)); //輸出　"16.5"

}

}

1.6.5.5 方法重載

方法重載(Method overloading)允許在同一個(gè)類(lèi)中采用同一個(gè)名稱(chēng)聲明多個(gè)方法，條件是它們的簽名是惟一的。當(dāng)編譯一個(gè)重載方法的調(diào)用時(shí)，編譯器采用重載決策(overload resolution)確定應(yīng)調(diào)用的方法。重載決策找到最佳匹配自變量的方法，或者在沒(méi)有找到最佳匹配的方法時(shí)報(bào)告錯(cuò)誤信息。下面的示例展示了重載決策工作機(jī)制。在Main方法中每一個(gè)調(diào)用的注釋說(shuō)明了實(shí)際被調(diào)用的方法。

class Test

{

static void F() {

Console.WriteLine("F()");

}

static void F(object x) {

Console.WriteLine("F(object)");

}

static void F(int x) {

Console.WriteLine("F(int)");

}

static void F(double x) {

Console.WriteLine("F(double)");

}

static void F(double x, dpuble y) {

Console.WriteLine("F(double, double)");

}

static void Main(){

F(); //調(diào)用F()

F(1); //調(diào)用F(int)

F(1.0); //調(diào)用F(double)

F("abc"); //調(diào)用F(object)

F((double)1); //調(diào)用F(double)

F((object)1); //調(diào)用F(object)

F(1, 1); //調(diào)用F(double, double)

}

}

如上例所示，總是通過(guò)自變量到參數(shù)類(lèi)型的顯式的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，來(lái)選擇特定方法。

1.6.6 其他函數(shù)成員

類(lèi)的函數(shù)成員(function member)是包含可執(zhí)行語(yǔ)句的成員。前面部分所描述的方法是主要的函數(shù)成員。這一節(jié)討論其他幾種C#支持的函數(shù)成員：構(gòu)造函數(shù)、屬性、索引器、事件、運(yùn)算符、析構(gòu)函數(shù)。

表1.8展示一個(gè)名為L(zhǎng)ist的類(lèi)，它實(shí)現(xiàn)一個(gè)可擴(kuò)展的對(duì)象列表。這個(gè)類(lèi)包含了最通用的幾種函數(shù)成員的例子。

表1.8 類(lèi)的函數(shù)成員示例

public class List

{

const int defaultCapacity = 4;

常數(shù)

object[] items;

int count;

字段

(續(xù)表)

public List(): this(defaultCapacity) {}

public List(int capacity) {

items = new object[capacity];

}

構(gòu)造函數(shù)

public int Count {

get { return count; }

}

public string Capacity {

get {

return items.Length;

}

set {

if (value < count) value = count;

if (value != items.Length) {

object[] newItems = new object[value];

Array.Copy(items, 0, newItems, 0, count);

items = newItems;

}

}

}

屬性

public object this[int index] {

get {

return items[index];

}

set {

items[index] = value;

OnListChange();

}

}

索引器

public void Add(object item) {

if (count == Capacity) Capacity = count * 2;

items[count] = item;

count++;

OnChanged();

}

protected virtual void OnChanged() {

if (Changed != null) Changed(this, EventArgs.Empty);

}

public override bool Equals(object other) {

return Equals (this,other as List );

}

static bool Equals ( List a,List b) {

if (a == null) return b == null;

if (b == null || a.count != b.count) return false;

for (int i = 0; i < a.count; i++) {

if (!object.Equals(a.item[i], b.item[i])) {

return false;

}

}

}

方法

public event EventHandler Changed;

事件

public static bool operator ==(List a, List b) {

return Equals(a, b);

}

public static bool operator !=(List a, List b) {

return !Equals(a, b);

}

運(yùn)算符

}

1.6.6.1 構(gòu)造函數(shù)

C#既支持實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，也支持靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)。實(shí)例構(gòu)造函數(shù)(instance constructor)是實(shí)現(xiàn)初始化類(lèi)實(shí)例所需操作的成員。靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)(static constructor)是一種在類(lèi)首次加載時(shí)用于實(shí)現(xiàn)初始化類(lèi)本身所需操作的成員。

構(gòu)造函數(shù)的聲明如同方法一樣，不過(guò)，它沒(méi)有返回類(lèi)型，它的名字與包含它的類(lèi)名一樣。若構(gòu)造函數(shù)的聲明中包含static修飾符，則它聲明了一個(gè)靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，否則聲明實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。

實(shí)例構(gòu)造函數(shù)能夠被重載。例如，List聲明了兩個(gè)實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)不帶參數(shù)，一個(gè)帶有一個(gè)int參數(shù)。使用new運(yùn)算符可以調(diào)用實(shí)例參數(shù)。下面的語(yǔ)句使用各個(gè)List類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建了兩個(gè)List實(shí)例。

List list1 = new List();

List list2 = new List(10);

實(shí)例構(gòu)造函數(shù)不同于其他方法，它是不能被繼承的。并且，一個(gè)類(lèi)除了自己聲明的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)外，不可能有其他的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。如果一個(gè)類(lèi)沒(méi)有聲明任何實(shí)例構(gòu)造函數(shù)，則會(huì)自動(dòng)地為它提供一個(gè)默認(rèn)的空的實(shí)例構(gòu)造函數(shù)。

1.6.6.2 屬性

屬性(property)是字段的自然擴(kuò)展，兩者都是具有關(guān)聯(lián)類(lèi)型的命名成員，而且訪問(wèn)字段和屬性的語(yǔ)法是相同的。然而，屬性與字段不同，不表示存儲(chǔ)位置。相反，屬性有訪問(wèn)器(accessor)，這些訪問(wèn)器指定在它們的值被讀取或?qū)懭霑r(shí)需執(zhí)行的語(yǔ)句。

屬性的聲明類(lèi)似于字段，不同之處在于屬性的聲明以定界符{}之間的get訪問(wèn)器和/或set訪問(wèn)器結(jié)束，而不是分號(hào)。同時(shí)包含get訪問(wèn)器和set訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為讀寫(xiě)屬性(read-write property)。只具有g(shù)et訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為只讀屬性(read-only property)。只具有set訪問(wèn)器的屬性稱(chēng)為只寫(xiě)屬性(write-only property)。

get訪問(wèn)器相當(dāng)于一個(gè)具有屬性類(lèi)型返回值的無(wú)參數(shù)方法。除了作為賦值的目標(biāo)外，當(dāng)在表達(dá)式中引用屬性時(shí)，會(huì)調(diào)用該屬性的get訪問(wèn)器以計(jì)算該屬性的值。

set訪問(wèn)器相當(dāng)于一個(gè)具有單個(gè)名為value的參數(shù)和無(wú)返回類(lèi)型的方法。當(dāng)一個(gè)屬性作為賦值的目標(biāo)，或者作為++或--運(yùn)算符的操作數(shù)被引用時(shí)，就會(huì)調(diào)用set訪問(wèn)器，所傳遞的自變量將提供新值。

List類(lèi)聲明了兩個(gè)屬性Count和Capacity，依次是只讀和只寫(xiě)的。下面是使用這些屬性的示例：

List names = new List();

names.Capacity = 100; //調(diào)用set訪問(wèn)器

int i = names.Count; //調(diào)用get訪問(wèn)器

int j = names.Capacity; //調(diào)用get訪問(wèn)器

與字段和方法類(lèi)似，對(duì)于實(shí)例屬性和靜態(tài)屬性，C#兩者都支持。靜態(tài)屬性是聲明中具有static修飾符，而實(shí)例屬性則沒(méi)有。

屬性的訪問(wèn)器可以是虛擬的。當(dāng)屬性聲明中包含virtual，abstract，override修飾符時(shí)，它們將運(yùn)用到屬性訪問(wèn)器。

1.6.6.3 索引器

索引器是這樣一個(gè)成員：它使對(duì)象能夠用與數(shù)組相同的方式進(jìn)行索引。索引器的聲明與屬性很相似，不同之處在于成員的名字是this，后面的參數(shù)列表是在定界符([])之間。參數(shù)在索引器的訪問(wèn)器中是可用的。與屬性類(lèi)似，索引器可以是讀寫(xiě)、只讀、只寫(xiě)的，并且索引器的訪問(wèn)器也可以是虛擬的。

List類(lèi)聲明了單個(gè)讀寫(xiě)索引器，接受一個(gè)int型的參數(shù)。通過(guò)索引器就可能用int值索引List實(shí)例。例如：

List names = new List();

names.Add("Liz");

names.Add("Martha");

names.Add("Beth");

for (int i = 0; i < names.Count; i++) {

string s = (string) names[i];

names[i] = s.ToUpper();

}

索引器能夠被重載，意味著可以聲明多個(gè)索引器，只要它們的參數(shù)個(gè)數(shù)或類(lèi)型不同。

1.6.6.4 事件

事件是使對(duì)象或類(lèi)能夠提供通知的成員。事件的聲明與字段的類(lèi)似，不同之處在于事件聲明包含一個(gè)event關(guān)鍵字，并且事件聲明的類(lèi)型必須是委托類(lèi)型。

在包含事件聲明的類(lèi)中，事件可以像委托類(lèi)型的字段一樣使用(這樣的事件不能是 abstract，而且不能聲明訪問(wèn)器)。該字段保存了一個(gè)委托的引用，表示事件處理程序已經(jīng)被添加到事件上。如果尚未添加任何事件處理程序，則該字段為null。

List類(lèi)聲明了名為Changed的單個(gè)事件成員，Changed事件表明有一個(gè)新項(xiàng)添加到事件處理程序列表，它由OnChanged虛擬方法引發(fā)，它首先檢查事件是否為null(意思是沒(méi)有事件處理程序)。引發(fā)事件的通知正好等價(jià)于調(diào)用事件所表示的委托——因此，不需要特殊的語(yǔ)言構(gòu)件引發(fā)事件。

客戶(hù)通過(guò)事件處理程序(event handler)響應(yīng)事件。使用“+=”運(yùn)算符添加或者使用“-=”移除事件處理程序。下面的示例添加一個(gè)事件處理程序到List類(lèi)的Changed事件：

using System;

class Test

{

static int changeCount;

static void ListChanged(object sender, EventArgs e) {

changCount++;

}

static void Main() {

List names = new List();

names.Changed += new EventHandler(ListChanged);

names.Add("Liz");

names.Add("Martha");

names.Add("Beth");

Console.WriteLine(changeCount); //輸出 "3"

}

}

對(duì)于要求控制事件的底層存儲(chǔ)的更高級(jí)場(chǎng)景譯注8，事件的聲明可以顯式地提供add和remove訪問(wèn)器，它們?cè)谀撤N程度上類(lèi)似于屬性的set訪問(wèn)器。

1.6.6.5 運(yùn)算符

運(yùn)算符(operator)是一種函數(shù)成員，用來(lái)定義可應(yīng)用于類(lèi)實(shí)例的特定表達(dá)式運(yùn)算符的含義。有三種運(yùn)算符能夠被定義：一元運(yùn)算符、二元運(yùn)算符和轉(zhuǎn)換運(yùn)算符。所有的運(yùn)算符必須聲明為public和static。

List類(lèi)聲明了兩個(gè)運(yùn)算符，運(yùn)算符 “==”和運(yùn)算符 “!=”，并且向表達(dá)式賦予新的含義，而這些表達(dá)式將這些運(yùn)算符應(yīng)用到List實(shí)例上。特別指出，這些運(yùn)算符定義了兩個(gè)List對(duì)象的相等比較，即使用它們的Equals方法進(jìn)行比較。下面的示例使用“==”運(yùn)算符比較兩個(gè)List實(shí)例。

using System;

class Test

{

static void Main() {

List a = new List();

a.Add(1);

a.Add(2);

List b = new List();

b.Add(1);

b.Add(2);

Console.WriteLine(a == b); //輸出　"True"

b.Add(3);

Console.WriteLine(a == b); //輸出　"False"

}

}

第一個(gè)Console.WriteLine輸出True，原因是兩個(gè)List集合對(duì)象包含個(gè)數(shù)和值都相同的對(duì)象。假如List沒(méi)有定義運(yùn)算符 “==”，那么第一個(gè)Console.WriteLine將輸出False，因?yàn)閍和b引用不同的List實(shí)例。

1.6.6.6 析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)(destructor)是用于實(shí)現(xiàn)析構(gòu)類(lèi)實(shí)例所需操作的成員。析構(gòu)函數(shù)不能帶參數(shù)，不能具有可訪問(wèn)性修飾符，也不能被顯式地調(diào)用。垃圾回收期間會(huì)自動(dòng)調(diào)用所涉及實(shí)例的析構(gòu)函數(shù)。

垃圾回收器在決定何時(shí)回收對(duì)象和運(yùn)行析構(gòu)函數(shù)方面采取寬松的策略。特別指出，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用時(shí)機(jī)是不確定的，并且析構(gòu)函數(shù)可能運(yùn)行在任何線程上。由于這些或者其他原因，只有沒(méi)有其他可行的解決方案，類(lèi)才實(shí)現(xiàn)析構(gòu)函數(shù)。

}

第一個(gè)Console.WriteLine輸出True，原因是兩個(gè)List集合對(duì)象包含個(gè)數(shù)和值都相同的對(duì)象。假如List沒(méi)有定義運(yùn)算符 “==”，那么第一個(gè)Console.WriteLine將輸出False，因?yàn)閍和b引用不同的List實(shí)例。

1.6.6.6 析構(gòu)函數(shù)

析構(gòu)函數(shù)(destructor)是用于實(shí)現(xiàn)析構(gòu)類(lèi)實(shí)例所需操作的成員。析構(gòu)函數(shù)不能帶參數(shù)，不能具有可訪問(wèn)性修飾符，也不能被顯式地調(diào)用。垃圾回收期間會(huì)自動(dòng)調(diào)用所涉及實(shí)例的析構(gòu)函數(shù)。

垃圾回收器在決定何時(shí)回收對(duì)象和運(yùn)行析構(gòu)函數(shù)方面采取寬松的策略。特別指出，析構(gòu)函數(shù)的調(diào)用時(shí)機(jī)是不確定的，并且析構(gòu)函數(shù)可能運(yùn)行在任何線程上。由于這些或者其他原因，只有沒(méi)有其他可行的解決方案，類(lèi)才實(shí)現(xiàn)析構(gòu)函數(shù)。

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