c#语言入门类型和成员

目录

• 一、类和对象
• 1、类型参数
  
• 2、基类
  
• 二、结构
• 三、接口
• 四、枚举
• 五、可为 null 的类型
• 六、元组

前言:

作为面向对象的语言，C# 支持封装、继承和多态性这些概念。 类可能会直接继承一个父类，并且可以实现任意数量的接口。 若要用方法重写父类中的虚方法，必须使用 override 关键字，以免发生意外重定义。 在 C# 中，结构就像是轻量级类，是可以实现接口但不支持继承的堆栈分配类型。 C# 提供了 record class 和 record struct 类型，这些类型的目的主要是存储数据值。

一、类和对象

类 是最基本的 C# 类型。 类是一种数据结构，可在一个单元中就将状态（字段）和操作（方法和其他函数成员）结合起来。 类为类实例（亦称为“对象”）提供了定义 。 类支持 继承 和 多形性，即 派生类 可以扩展和专门针对 基类 的机制。

新类使用类声明进行创建。 类声明以标头开头。 标头指定以下内容：

• 类的特性和修饰符
• 类的名称
• 基类（从基类继承时）
• 接口由该类实现。
  

标头后面是类主体，由在分隔符 { 和 } 内编写的成员声明列表组成。

以下代码展示的是简单类 Point 的声明：

public class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    
    public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
}

类实例是使用 new 运算符进行创建，此运算符为新实例分配内存，调用构造函数来初始化实例，并返回对实例的引用。 以下语句创建两个 Point 对象，并将对这些对象的引用存储在两个变量中：

var p1 = new Point(0, 0);
var p2 = new Point(10, 20);

当无法再访问对象时，对象占用的内存会被自动回收。 没有必要也无法在 C# 中显式解除分配对象。

1、类型参数

泛型类定义类型参数。 类型参数是用尖括号括起来的类型参数名称列表。 类型参数跟在类名后面。 然后，可以在类声明的主体中使用类型参数来定义类成员。 在以下示例中，Pair 的类型参数是 TFirst 和 TSecond：

public class Pair
{
    public TFirst First { get; }
    public TSecond Second { get; }
    
    public Pair(TFirst first, TSecond second) => 
        (First, Second) = (first, second);
}

声明为需要使用类型参数的类类型被称为 泛型类类型。 结构、接口和委托类型也可以是泛型。 使用泛型类时，必须为每个类型参数提供类型自变量：

var pair = new Pair(1, "two");
int i = pair.First;     //TFirst int
string s = pair.Second; //TSecond string

包含类型自变量的泛型类型（如上面的 Pair,string> ）被称为 构造泛型类型。

2、基类

类声明可以指定基类。 在类名和类型参数后面加上冒号和基类的名称。 省略基类规范与从 object 类型派生相同。 在以下示例中，Point3D 的基类是 Point 在第一个示例中，Point 的基类是 object：

public class Point3D : Point
{
    public int Z { get; set; }
    
    public Point3D(int x, int y, int z) : base(x, y)
    {
        Z = z;
    }
}

类继承其基类的成员。 继承意味着一个类隐式包含其基类的几乎所有成员。 类不继承实例、静态构造函数以及终结器。 派生类可以在其继承的成员中添加新成员，但无法删除继承成员的定义。 在上面的示例中，Point3D 从 Point 继承了 X 和 Y 成员，每个 Point3D 实例均包含三种属性（X、Y 和 Z）。

可以将类类型隐式转换成其任意基类类型。 类类型的变量可以引用相应类的实例或任意派生类的实例。

 例如，类声明如上，Point 类型的变量可以引用 Point 或 Point3D：

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

二、结构

类定义可支持继承和多形性的类型。 它们使你能够基于派生类的层次结构创建复杂的行为。 相比之下，结构类型是较为简单的类型，其主要目的是存储数据值。 结构不能声明基类型；它们从 System.ValueType 隐式派生。 不能从 struct 类型派生其他 struct 类型。 这些类型已隐式密封。

public struct Point
{
    public double X { get; }
    public double Y { get; }
    
    public Point(double x, double y) => (X, Y) = (x, y);
}

三、接口

接口定义了可由类和结构实现的协定*。 定义接口来声明在不同类型之间共享的功能。 例如，System.Collections.Generic.IEnumerable 接口定义了一个遍历集合（如数组）中所有项的一致方法。 接口可以包含方法、属性、事件和索引器。 接口通常不提供所定义成员的实现，仅指定必须由实现接口的类或结构提供的成员。

接口可以采用 多重继承。 在以下示例中，接口 IComboBox 同时继承自 ITextBox 和 IListBox。

interface IControl
{
    void Paint();
}

interface ITextBox : IControl
{
    void SetText(string text);
}

interface IListBox : IControl
{
    void SetItems(string[] items);
}

interface IComboBox : ITextBox, IListBox { }

类和结构可以实现多个接口。 在以下示例中，类 EditBox 同时实现 IControl 和 IDataBound。

interface IDataBound
{
    void Bind(Binder b);
}

public class EditBox : IControl, IDataBound
{
    public void Paint() { }
    public void Bind(Binder b) { }
}

当类或结构实现特定接口时，此类或结构的实例可以隐式转换成相应的接口类型。 例如:

EditBox editBox = new();
IControl control = editBox;
IDataBound dataBound = editBox;

四、枚举

枚举类型定义了一组常数值。 以下 enum 声明了定义不同根蔬菜的常数：

public enum SomeRootVegetable
{
    HorseRadish,
    Radish,
    Turnip
}

还可以定义一个 enum 作为标志组合使用。 以下声明为四季声明了一组标志。

可以随意搭配季节组合，包括 All 值（包含所有季节）：

[Flags]
public enum Seasons
{
    None = 0,
    Summer = 1,
    Autumn = 2,
    Winter = 4,
    Spring = 8,
    All = Summer | Autumn | Winter | Spring
}

以下示例显示了前面两个枚举的声明：

var turnip = SomeRootVegetable.Turnip;

var spring = Seasons.Spring;
var startingOnEquinox = Seasons.Spring | Seasons.Autumn;
var theYear = Seasons.All;

五、可为 null 的类型

任何类型的变量都可以声明为“不可为 null”或“可为 null”。 可为 null 的变量包含一个额外的 null 值，表示没有值。 可为 null 的值类型（结构或枚举）由 System.Nullable 表示。 不可为 null 和可为 null 的引用类型都由基础引用类型表示。 这种区别由编译器和某些库读取的元数据体现。 当可为 null 的引用在没有先对照 null 检查其值的情况下取消引用时，编译器会发出警告。 当对不可为 null 的引用分配了可能为 null 的值时，编译器也会发出警告。 以下示例声明了“可为 null 的 int”，并将其初始化为 null。 然后将值设置为 5。 该示例通过“可为 null 的字符串” ** 演示了同一概念。

int? optionalInt = default; 
optionalInt = 5;
string? optionalText = default;
optionalText = "Hello World.";

六、元组

C# 支持元组，后者提供了简洁的语法来将多个数据元素分组成一个轻型数据结构。

通过声明 ( 和 ) 之间的成员的类型和名称来实例化元组，如下例所示：

(double Sum, int Count) t2 = (4.5, 3);
Console.WriteLine($"Sum of {t2.Count} elements is {t2.Sum}.");
//Output:
//Sum of 3 elements is 4.5.

元组为具有多个成员的数据结构提供了一种替代方法

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