C# 图解教程 第5版 —— 第6章 方法

6.1 方法的结构

• 返回的数据类型。
• 方法名称。
• 参数列表。

图6.1 方法的结构

6.2 方法体内部的代码执行

​ 方法体是一个块，可以包含以下内容：

• 局部变量；
• 控制流结构；
• 方法调用；
• 内嵌的块；
• 其他方法（局部函数）。

6.3 局部变量

• 局部变量的生存周期仅限于创建它的块内。
  • 声明时开始存在。
  • 块尾结束存在。
• 可以在方法体内部任意位置声明，声明后才能使用。

图6.2 对比实例字段和局部变量

6.3.1 类型推断和 var 关键字

​ 使用 var 关键字可以进行类型推断，而不需要明确指定变量类型。var 关键字并不改变 C# 的强类型性质。

• 只能用于局部变量，不能用于字段。
• 只能在变量声明中包含初始化时使用。
• 一旦编译器推断出变量的类型，它就是固定且不能更改的。

6.3.2 嵌套块中的局部变量

​ 在 C# 中不论嵌套级别如何，都不能在第一个名称的有效范围内声明另一个同名的局部变量。

6.4 局部常量

• 声明时必须初始化。
  • 初始化值必须在编译时就可以确定，通常为预定义简单类型或 null 引用。
• 声明后不能改变。

​ 和局部变量一样，局部常量声明在方法体或代码块里，并在声明它的块结束的地方失效。

​ 注意：const 不是修饰符，而是核心声明的一部分。

6.5 控制流

• 选择语句
  • if
  • if … else
  • switch
• 迭代语句
  • for
  • while
  • do
  • foreach
• 跳转语句
  • break
  • continue
  • goto
  • return

6.6 方法调用（*）

6.7 返回值（*）

6.8 返回语句和 void 方法

6.9 局部函数

​ C# 7.0 开始，可以在一个方法中声明另一个单独的方法，称为局部函数。

6.10 参数（*）

6.11 值参数

​ 使用值参数时，会发生如下操作：

1. 在栈中为形参分配空间。
2. 将实参的值复制给形参。

​ 方法使用值参数不能改变原始的值类型数据，但是可以改变引用类型的数据：

class MyClass { public int Val = 20; }

class Program {
    static void MyMethod(MyClass f1, int f2) { // 形参
        f1.Val = f1.Val + 5;
        f2     = f2 + 5;
    }
    
    static void Main() {
        MyClass a1 = new MyClass();
        int a2 = 10;
        MyMethod(a1, a2); // 实参
    }
}

图6.3 值参数

6.12 引用参数

• 在方法的声明和调用中都使用 ref 修饰符。
• 实参必须是已经被赋值的变量，引用类型变量可以是 null。

图6.4 ref 使用说明

​ 引用参数具有如下特征：

• 不会在栈上为形参分配内存。
• 形参的参数名将作为实参变量的别名，指向相同的内存位置。

图6.5 对于引用参数，形参就像实参的别名

6.13 引用类型作为值参数和引用参数

​ 对于引用类型对象：

• 作为值参数传递：如果在方法内创建一个新对象并赋值给形参，对实参没有影响。
• 作为引用参数传递：如果在方法内创建一个新对象并赋值给形参，则实参也会随之改变。

图6.6 对用作值参数的引用类型对象赋值 图6.7 为用作引用参数的引用类型对象赋值

​ 将引用类型对象作为引用参数传递，目的是改变引用对象；

​ 如果仅需改变引用类型对象的内容，只需值参数传递即可。

6.14 输出参数

• 在方法的声明和调用中都使用 out 修饰符。
• 实参必须是变量，使用前可以不赋值。
• 形参的参数名也作为实参变量的别名，指向相同的内存位置。

图6.8 out 使用说明

​ 与 ref 不同，out 有如下要求：

1. 给输出参数赋值后才能读取。
2. 方法返回之前，必须给输出参数赋值。

​ C# 7.0 后，可以对输出参数进行简化声明，不需要预先声明一个变量来用作 out 参数了。如图 6.9 所示，声明后的 a1 和 a2 可以在方法调用结束后继续使用。

图6.9 out 新的声明方式

6.15 参数数组

• 在形参前使用 params 修饰符，并在数据类型后放置一组方括号。
• 参数列表中只能有一个参数数组，且必须为参数列表的最后一个。
• 参数数组中的所有参数类型必须相同。

图6.10 params 使用说明

6.15.1 方法调用

​ 可以使用两种方式为参数数组提供实参：

1. 使用逗号分隔的元素列表。

ListInts(10, 20, 30); // 3 个 int

2. 一个同类型的一维数组。

int[] intArray = {1, 2, 3};
ListInts(intArray);

​ 注意：在调用时不使用 params 修饰符。

​ 使用独立实参调用时，编译器将执行以下步骤：

1. 接受实参列表，在堆中创建并初始化一个数组；
2. 把数组的引用保存到栈中的形参里；
3. 如果没有实参（个数为 0），则编译器会创建一个具有 0 个元素的数组来使用。

void ListInts(params int[] inVals) { ... } // 方法声明

...
ListInts();              // 0 个实参
ListInts(1, 2, 3);       // 3 个实参
ListInts(4, 5, 6, 7, 8); // 5 个实参

​ 当数组 inVals 在堆中被创建时，实参的值被赋值到数组中，因此可看做值参数：

• 数组参数为值类型：值被复制，实参不受影响；
• 数组参数为引用类型：引用被复制，实参引用的对象在内部会受到影响。

图6.11 参数数组示例

6.15.2 将数组作为实参

​ 编译器将使用传入的数组而不是重新创建一个。

6.16 参数类型总结

图6.12 参数类型语法使用总结

6.17 ref 局部变量和 ref 返回

​ 创建别名的语法需要使用 ref 两次。

图6.13 创建 ref 局部变量

​ ref 返回使得方法可以返回引用而不是值，同样也需要使用两次 ref：

图6.14 ref 返回示例

​ 有关 ref 的使用有如下注意事项：

1. ref return 不能返回如下内容：
   • 空值。
   • 常量。
   • 枚举成员。
   • 类或结构体的属性。
   • 指向只读位置的指针。
2. ref return 不能返回方法内部的局部变量；
3. ref 局部变量只能被赋值一次，后面出现的等号表示赋值；
4. 如果调用 ref 返回方法时未使用 ref 关键字，则返回的是值而不是引用；
5. 将 ref 局部变量作为常规的实际参数传递给其他方法时，传递的仍是 ref 指向的副本而不是引用。

6.18 方法重载

​ 使用相同名称的方法必须和其他同名方法有不同的签名，签名由如下信息组成：

• 方法名称。
• 参数数目。
• 参数的数据类型和顺序。
• 参数修饰符。

​ 返回类型和形参名称都不是签名的一部分。

图6.15 签名组成成分

6.19 命名参数

​ C# 可以使用命名参数，显示指定参数的名称，就能够以任意顺序在方法中列出实参。

图6.16 命名参数示例

​ 可以同时使用位置参数和命名参数，但所有位置参数必须先列出。

图6.17 位置参数和命名参数同时使用

6.20 可选参数

​ 可选参数能够设置参数的默认值，图 6.18 列出了哪些时候能使用可选参数。

图6.18 可选参数只能是值参数类型

​ 所有必填参数需放在可选参数声明之前，params 参数放在可选参数之后，如图 6.19 所示。

图6.19 所有参数声明顺序

• 必须从可选参数列表的最后向前开始省略，而不是任意省略参数。
• 如果需要任意省略参数，需要配合命名参数来实现以消除赋值的歧义。

class MyClass {
    double GetCylinderVolume(double radius = 3.0, double height = 4.0) {
        return 3.1416 * radius * radius * height;
    }
    
    static void Main() {
        MyClass mc = new MyCalss();
        double volume;
        
        volume = mc.GetCylinderVolume(3.0, 4.0);    // 位置参数
        volume = mc.GetCylinderVolume(radius: 2.0); // 使用 height 默认值
        volume = mc.GetCylinderVolume(height: 2.0); // 使用 radius 默认值
        volume = mc.GetCylinderVolume();            // 使用两个默认值
    }
}

6.21 栈帧

​ 调用方法时，内存从栈的顶部开始分配，保存和方法关联的一些数据项。这块内存称为方法的栈帧。

• 栈帧包含如下内容：
  • 返回地址，即方法返回时继续执行的位置。
  • 分配内存的参数，即值参数（参数数组，如果有的话）。
  • 和方法调用相关的其他管理数据项。
• 在方法调用时，整个栈帧都会压入栈。
• 方法退出时，整个栈帧会从栈上弹出，也称栈展开。

6.22 递归（*）