C#基础笔记（2）—— C#中的类
C# Class专题
一、C# 类
1. 什么是类class
class（类），是面向对象中的概念，是面向对象编程的基础。类是对现实生活中一类具有共同特征的事务的抽象，用来清晰管理你的行为。
2. 如何定义实例化一个class
class的实例化：定义一个类后，就必须实例化才能使用。实例化就是创建一个对象的过程。在C#中，使用new关键字来创建。
类 对象 = new 类 () ;
类的声明是以关键字class开始，后跟类的名称组成的。
类的实例是以关键字new开始，后跟类的名称组成的。
3. 类内的变量&函数
在类内声明的非静态变量，称之为 普通成员变量。
在类内声明的变量之前追加static关键字，称之为 静态成员变量。
在类内声明的非静态函数，称之为 普通成员函数。
在类内声明的函数之前追加static关键字，称之为 静态成员函数。
在类的内部声明的静态变量或函数，若想访问，必须通过类名来访问；普通成员变量或函数通过实例化的对象来访问。
4. 构造函数&析构函数
构造函数：
public 类名()
{
……
}
析构函数：
~类名（）
{
……
}
// 构造函数 发生在new实例时，会被自动执行。 构造函数可以携带参数，当你显式地编写了自己的构造函数后，系统将不再提供默认的构造函数
// 析构函数 当当前类对象被销毁时，会被自动执行
// 作用域
// 函数内声明的变量（包括类对象），在执行完本函数时，会被自动销毁
// 但是，在类内声明的成员变量（包括类对象），只有当前类被销毁时，那它管理的其他变量（包括类对象）才会被销毁
// 如果不加命名空间，定义的类将在全局命名空间之下
namespace MySpace
{
public class Myclass
{
public int a;
// 构造函数
public Myclass() // 无参构造函数
{
Debug.Log("MySpace命名空间下的MyClass的构造函数执行");
}
public Myclass(int value) // 有参构造函数
{
a = value;
Debug.Log("a = ", a);
}
// 析构函数
~Myclass()
{
Debug.Log("MySpace命名空间下的MyClass的析构函数执行");
}
public void Show()
{
Debug.Log("MySpace命名空间下的MyClass的Show函数执行");
}
}
}
public class function : MonoBehaviour
{
void Start()
{
MySpace.Myclass myclass = new MySpace.Myclass();
int b = myclass.a;
myclass.Show();
}
void Update()
{
// Input 键盘鼠标监听工具类
if (Input.GetMouseButton(0)) // 0 鼠标左键 1 鼠标右键 2 鼠标滚轮
{
Destroy(this.gameObject);
}
}
}
5. 访问修饰符
所谓的访问修饰符，指的是 是否能够访问的到。
- Public：任何公有成员可以被外部的类访问。
- Private：只有同一个类的函数可以访问它的私有成员。
- Protected：该类的内部和继承类可以访问。
- internal：同一个程序集（命名空间）的对象可以访问。
- Protected internal：3和4的并集，符合任意一条可以访问。
范围比较：
private < internal/protected < protected internal < public
protected限定的是只有在继承的子类中才可以访问，可以跨程序集 ；
internal限定的是只有在同一个程序集中才可以访问，可以跨类 。
二、C#面向对象
1. 继承
继承是面向对象程序设计中最重要的概念之一，继承允许我们根据一个类来定义另一个类，这使得创建和维护应用程序变得容易。同时也有利于重用代码和节省开发时间。
当创建一个类时，不需要完全重写新的成员变量和成员函数，只需要设计一个新的类，继承已有的类的成员即可。这个已有的类被称为 基类，这个新的类被称为 派生类。
C#中用“ : ”表示继承。C#不支持多重继承。
继承，就是将 共用的属性或方法抽离到基类 的过程，这个思维称之为面向对象。
2. 封装
封装，被定义为“把一个或多个项目封闭在一个物理的或逻辑的包中”。在面向对象程序设计方法论中，封装是为了防止对实现细节的访问。
封装，是将实现细节通过接口的方式暴露给第三方，而不需要关心实现细节。
封装和抽象是相辅相成的，抽象允许相关信息可视化，而封装则是使开发者实现所需级别的抽象。
C#的封装根据具体的需要，设置使用者的权限，并通过 访问修饰符 来实现。
访问修饰符
- Public：任何公有成员可以被外部的类访问。
- Private：只有同一个类的函数可以访问它的私有成员。
- Protected：该类的内部和继承类可以访问。
- internal：同一个程序集（命名空间）的对象可以访问。
- Protected internal：3和4的并集，符合任意一条可以访问。
范围比较：
private < internal/protected < protected internal < public
虚函数
virtual代表虚函数，意味着 子类可以覆盖其实现，如果子类不覆盖，那将使用父类的同名函数。
子类使用override重写虚函数。
3. 多态
多态，是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力；多态，就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作。
-
静态多态（编译时）
在编译时，函数和对象的连接机制被称为早期绑定，也被称为静态绑定。C#提供了两种技术来实现静态多态性。分别为：函数重载和运算符重载。
-
动态多态（运行时）
在运行时，根据实例对象，执行同一个函数的不同行为。
运行时多态，在运行前无法确认调用哪个方法，只有在运行时才能确定的方法，这种行为称之为动态多态。
具体实现为，将派生类实例化对象赋给基类实例化的对象，用后者调用继承的方法。
// 注意： 只能子类给父类对象赋值，不能反过来 Rectangle rectangle = new Rectangle(); Triangle triangle = new Triangle(); Polygon baseParent1 = rectangle; Polygon baseParent2 = triangle; baseParent1.Show(); // 结果为rectangle show baseParent2.Show(); // 结果为triangle show
4. 重载和覆盖
覆盖，发生在继承关系中，通过virtual和override实现，函数名和函数参数一模一样；
重载，发生在任何关系中，只要保证函数名字一致，参数不一致（带参数和不带参数，带参数顺序不一致，或者参数个数不一致），即可实现重载。
5. this和base关键字
this：可访问当前类能访问到的属性和方法；
base：只能访问基类的属性和方法。
三、C#类的更多表现形式
1. 静态类
类可以声明为static，这将变成一个静态类，不得被继承，特点是仅包含静态成员或常量。
静态类的特点：
- 不能被实例化，意味着 不能使用new关键字创建静态类的实例；
- 仅包含静态成员或常量；
- 不能被继承；
- 不能包含实例构造函数，但可以包含静态构造函数；
- 静态构造函数不可被调用。
静态类一般用于 工具类。
补充知识点：
-
const
在类内声明的const常量：
（1）外部访问时，必须通过类名进行访问；
（2）只能在声明时初始化，不允许在任何其他地方对其初始化（包括构造函数）；
（3）在某种程度上，被const修饰的变量（常量）为不可变值。 -
readonly
在类内声明的readonly常量
（1）readonly const不可共同修饰一个数据类型（基本数据量类型 + 自定义数据类型）；
（2）readonly修饰的类型，可以被类的实例进行访问，但不可修改值；
（3）readonly的初始化只能发生在构造函数或声明中。 -
变量访问修饰符的控制
可通过访问修饰符构成的语法块，来实现类似 外部只读的效果。get set 以及学习 value赋值和访问代码的执行流程public int mValue3 {get; private set;} -
静态构造函数
（1）静态构造函数不需要增加访问修饰符；
（2）静态构造函数无论多少实例，都只被系统自动调用一次。 -
静态类：
（1）静态类不允许有实例构造函数，也不能有析构函数，只允许存在一个静态构造函数（静态类的静态构造函数不会执行）；
（2）静态类不允许被实例化；
（3）静态类中的成员必须是 静态成员或常量；
（4）静态类无法作为基类派生。
2. 密封类
类可以被声明为sealed，这将变成为一个密封类。
密封类的特点：
- 不能被继承，但可以继承别的类或接口；
- 密封类不能声明为抽象类；
- 密封类内的成员函数，不能声明为sealed
密封类一般用于 防止重写某些类或接口影响功能的稳定。
密封类：
- 不允许被继承
- sealed和abstract无法共存；
- 密封类内的函数，不允许增加sealed关键字；
- 密封类 可以正常继承 常见类（普通类、抽象类）接口；
3. 抽象类
类可以被声明为abstract，这将变成一个抽象类。
抽象类的特点：
- 不能被实例化，意味着 不能使用new关键字创建实例；
- 可只提供部分函数实现，也可仅声明抽象函数。
抽象类一般用在什么地方？
抽象类是提炼出了一些类共有的属性或函数接口的组织，为子类提供设计思路，配合多态多用于代码架构设计。
抽象类
1. 不允许实例化
2. 支持构造函数
3. 抽象类可继承抽象类
4. 静态构造函数只执行一次，但是其他的构造函数则根据不同实例，分别再次调用
5. 允许存在 virtual 虚函数
6. 若函数声明为abstract，则不允许包含函数体，子类必须显式覆盖父类的该方法。
4. 泛型类
类名后可以添加
泛型类的特点：
- 在声明时可以不指定具体类型，但是在new实例化时必须指定T类型；
- 可指定泛型类型约束；
- 如果子类也是泛型，那么继承的时候可以不指定具体类型。
泛型类一般用于 处理一组功能一样，但类型不同的任务。
// 需求：
// 在类中定义一个数组，让这个类具备设置数据和访问数据的能力。
/* .NET含有以下5种泛型约束
* where T : class | T必须是一个类
* where T : struct | T必须是一个结构类型
* where T : new() | T必须要有一个无参构造函数
* where T : NameOfBaseClass | T必须继承名为NameOfBaseClass的类
* where T : NameOfInterface | T必须实现名为NameOfInterface的接口
*/
public class MyClassType
{
public int a;
public MyClassType(int value)
{
this.a = value;
}
}
public class MyClass15<T> where T:MyClassType
{
private T[] m_array;
public MyClass15(int size)
{
m_array = new T[size];
}
public void Set(int index, T value)
{
m_array[index] = value;
}
public int Get(int index)
{
return m_array[index].a;
}
}
public class TClass : MonoBehaviour
{
void Start()
{
/*MyClass15 myClass = new MyClass15(5);
myClass.Set(0, 1);
myClass.Set(1, 2);
int a = myClass.Get(0);
int b = myClass.Get(1);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 0, a);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 1, b);*/
/*MyClass15 myClass = new MyClass15(5);
myClass.Set(0, "哈哈哈");
myClass.Set(1, "嘿嘿嘿");
string a = myClass.Get(0);
string b = myClass.Get(1);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 0, a);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 1, b);*/
MyClass15<MyClassType> myClass = new MyClass15<MyClassType>(5);
myClass.Set(0, new MyClassType(1));
myClass.Set(1, new MyClassType(2));
int a = myClass.Get(0);
int b = myClass.Get(1);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 0, a);
Debug.LogFormat("第{0}位，值为{1}", 1, b);
}
}
// 还有一种情况，基类是泛型类
public class Parent<T, X>
{
}
public class Child1<T, X> : Parent<T, X>
{
}
public class child2 : Parent<int, string>
{
}
public class child3<T, X, Y, A> : Parent<T, X>
{
}
public class child4<T, X> : Parent<int, string>
{
}
5. 接口
interface + name，这将变成一个接口。
接口的特点：
- 接口只声明接口函数，不能包含实现；
- 接口函数访问修饰符，必须是public，默认也就是public；
- 接口成员函数的定义是派生类的责任，接口提供了派生类应遵循的标准结构；
- 接口不可被实例化，即不可 new ；
- 接口可继承其他接口，可进行多继承；
- 一个类不能继承多个类，但是可以继承多个接口。
接口一般用在 约束一些行为规范时 。
C#中一个类继承接口，必须实现接口中定义的函数方法，实现方法可分为隐式实现和显式实现：
public interface BaseInterface1
{
void ShowWindow();
void HideWindow();
}
public interface BaseInterface2
{
void PlaySound();
void CloseSound();
}
public interface MyInterface : BaseInterface1, BaseInterface2
{
}
public class MyClass16 : MyInterface
{
// 显式实现
void BaseInterface2.CloseSound()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
void BaseInterface1.HideWindow()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
void BaseInterface2.PlaySound()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
void BaseInterface1.ShowWindow()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
// 隐式实现
public void CloseSound()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
public void HideWindow()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
public void PlaySound()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
public void ShowWindow()
{
throw new System.NotImplementedException();
}
}
显式和隐式实现接口的区别在于：
对于隐式实现的成员，既可以通过类对象实例来访问，也可以通过接口来访问；而对于显式实现的对象，只能通过接口来访问，不能使用类对象来访问。
6. 接口和抽象类的区别
相同点：
- 都可以被继承；
- 都不能被实例化；
- 都可以包含方法声明；
- 派生类必须实现未实现的方法。
不同点：
- 抽象类可以定义字段、属性、方法实现；接口只能方法声明，不能包含字段；
- 接口不允许有构造函数（包括普通构造函数和静态构造函数），而抽象类可以；
- 接口不允许有函数实现，而抽象类可以；
- 抽象类只能被单一继承；接口可以多重继承；
- 抽象类更多的是定义一系列紧密相关的类间；而接口大多数是关系疏松但都实现某一功能的类中。
- 函数的访问修饰符，接口默认为public，不允许改变为private；抽象类默认private，函数前若是abstract，那访问修饰符也不能是private，但是非abstract声明的函数 是允许private protected的。
四、Class专题的更多知识
1. 结构体Struct
用 struct + name {…………} 声明一个结构体。
结构体是值类型数据结构，它使得一个单一变量可以存储各种数据类型的相关数据。
结构体的特点：
- 结构体可带有方法、字段、索引、属性、运算符方法和事件；
- 结构体可定义构造函数，但不能定义析构函数、不能定义无参构造函数。无参构造函数是自动定义的，且不能被改变；
- 与类不同，结构体不能继承其他结构体或类，但是可以实现一个或多个接口；
- 结构体不能作为其他结构体或类的基础结构；
- 结构成员不能指定为abstract、virtual 或 protected；
- 结构体不用通过 new 来实例化。
struct和class的异同
相同点
1. 都支持静态构造函数、有参构造函数；
2. 都支持自定义函数；
3. 结构体和类对于const修饰的变量的使用方式是一样的。
不同点
1. 构造函数：结构体 不允许定义无参构造函数，只允许定义有参构造函数，但是类可以；
2. 析构函数：结构体不允许定义析构函数，但类可以；
3. 函数修饰符：结构体函数不允许声明为virtual、protected，但是类可以；
4. 类型修饰符：结构体类型不允许声明为abstract，但是类可以；
5. 关于变量
（1）普通变量
结构体声明的全局普通变量（不带修饰符），不能在声明时直接赋值，只能在构造函数里赋值，但是类都可以；
（2）readonly类型的变量
结构体声明的全局readonly变量，只能在构造函数里赋值，而类都可以。
6. 关于继承
结构体之间不可以互相继承，但是类与类之间是可以继承的（sealed密封类除外）。
7. 在使用上
（1）访问变量
结构体访问成员变量，给变量显式赋值，就可直接访问；而类必须实例化后才能访问；
结构体如果不通过new初始化，是不可以直接访问其内部变量的（const除外）。
（2）访问函数
结构体变量和类对象 必须进行初始化，才可以访问
8. new
（1）结构体属于值类型，结构体的new，并不会在堆上分配内存，仅仅是调用结构体的构造函数初始化而已；
（2）类属于引用类型，类的new，会在堆上分配内存，而且也会调用类的构造函数。
2. is as 显式/隐式转换
is和as就是为了解决 强制类型转换可能导致异常 的问题而使用的。
is：检查对象类型的兼容性，并返回结果true（false）
as：检查对象类型的兼容性，并返回转换结果，如果不兼容则返回null
is和as的区别在于：
- 使用 as 更加安全，使用 as 如果转换失败，返回 Null ，不会抛异常；
- 使用 as 效率会更高。使用 is 时会检查两次对象的类型，一次是核实，一次是强制类型转换，而使用 as 只进行了一次对象类型的检查。
//使用is
if(a is Dog)
{
Dog d = (Dog)a;
...
}
//使用as
Dog d = a as Dog;
if(d!=null)
{
...
}
强制（显式）类型转换。形式通过（type）a来表示，一般用于 高精度数据类型转换为低精度数据类型。
隐式类型转换。发生在 低精度数据类型自动转换为高精度数据类型。
前置知识：
引用类型： string、数组、类、接口
值类型： (s)byte、(u)short、(u)int、(u)long、bool、enum、struct
is：可检测 值类型和引用类型，成功返回true，否则返回false。
string a = "abc";
bool b = a is string; // b=true
bool c = a is int; // c=false
as：首先会判断 源数据类型 是否是 目标数据类型，不是的话编译器会报错。as转换成功，返回源数据类型存储的数据，否则返回空。用于检测引用类型。
int[] d = {1, 2, 3};
int[] c = d as int[];
if (c != null)
{
Debug.Log(c.Length); // 打印3
}
public class Base { }
public class Son : Base { }
public class Test
{
void start()
{
Son son = new Son();
if (son as Son != null)
{
Debug.Log("son as Son"); // 成功打印语句
}
if (son as Base != null)
{
Debug.Log("son as Base"); // 成功打印语句
}
}
}
3. 什么是装箱&拆箱
类型：
-
值类型
-
内置值类型
-
用于定义的值类型
-
枚举类型
-
-
引用类型
- 指针类型
- 接口类型
- 自描述类型
- 数组
- 类类型
- 用户定义的类
- 已装箱的值类型
- 委托
装箱：值类型转换为引用类型；
拆箱：引用类型转换为值类型。
public class Box
{
void Start()
{
int a = 20;
Object b = (Object) a; // 装箱，发生GC 内存分配
int c = (int) b; // 拆箱
}
}
4. 值类型与引用类型的内存模型
堆和栈
1. C#中的值类型和引用类型
-
值类型只需要一段单独的内存，用于存储实际的数据（单独定义时放在栈中）。
-
引用类型需要两段内存：
a. 第一段存储实际的数据，它总是位于堆中；
b. 第二段是一个引用，指向数据在堆中的存放位置。
-
值类型与引用类型的存储方式
- 值类型：值类型总是分配在它声明的地方，作为局部变量时，存储在栈上；作为类对象的字段时，则跟随此类存储在堆中。
- 引用类型：引用类型存储在堆中。类型实例化时，会在堆中开辟一部分空间存储类的实例。类对象的引用还是存储在栈中。
-
案例
// 值类型，保存在栈中 int num = 100; // 引用类型，保存在堆中 int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5}; // 输出 Console.WriteLine(num); // 输出结果：100 Console.WriteLine(nums); // 输出结果：System.Int32[] // 案例表明，num为值类型，直接输出了值，而nums为引用类型，输出了一个引用 -
值类型与引用类型的区别
- 值类型和引用类型都继承自
System.Object类。不同之处在于，几乎所有引用类型都是直接从System.Object继承，而值类型则是继承System.Object的子类System.ValueType类。 - 在给引用类型的变量赋值时，其实只是赋值了对象的引用；而给值类型变量赋值时，是创建了一个副本。
- 值类型和引用类型都继承自
2. 堆与栈简单理解
C#程序在CLR上运行时，内存从逻辑上划分两大块：栈、堆。这两个基本元素组成了C#程序的运行环境。
-
堆与栈
堆：在C语言中叫堆，在C#中其实叫托管堆；
栈：即堆栈，因为和堆一起叫别扭，所以简称为栈。
-
托管堆
托管堆不同于堆，它是由CLR（公共语言运行库Common Language Runtime）管理，当堆中满了之后，会自动清理堆中的垃圾。所以，做 .NET 开发，不需要关心内存释放的问题。
-
内存堆栈和数据堆栈
-
内存堆栈：存在内存中的两个存储区（堆区，栈区）。
- 栈区：存放函数的参数、局部变量、返回数据等值，由编译器自动释放。
- 堆区：存放着引用类型的对象，由CLR释放。
-
数据堆栈：是一种后进先出的数据结构，它是一个概念，主要是栈区。
-
3. 堆与栈区别分析
栈通常保存着我们代码执行的步骤，如一个值类型的变量的初始化或者一个方法的声明。而堆上存放的多是对象、数据等。
我们可以将栈想象成一个接一个叠放在一起的盒子。当我们使用时，每次从最顶部取走一个盒子。同样我们的栈就是如此，当一个方法（或类型）被调用完成时，就从栈顶取走，接着下一个，这就是所谓的“先进后出”。
堆则不然，堆更像是一个仓库，储存的是我们使用的各种对象等信息，当我们需要调用时，会去里面自行寻找并调用。跟栈不同的是它们被调用完毕后不会立即被清理掉。
注意：栈内存无需我们管理，也不受GC管理。当栈顶元素使用完毕时，立马释放。而堆则需要GC（Garbage Collection垃圾回收）清理。
4. 堆与栈的存储
我们把内存分为堆空间和栈空间，区别如下：
- 栈空间比较小，但是读取速度快；
- 堆空间比较大，但是读取速度慢。
1、栈的深入讲解
栈（stack）最明显的特征就是“先进后出”，本质上来讲堆栈也是一种线性结构，符合线性结构的基本特点：即每个节点有且只有一个前驱节点和一个后续节点。栈把所有操作限制在“只能在线性结构的某一端”进行，而不能在中间插入或删除元素。我们把数据放入栈顶称为入栈（push），从栈顶删除数据称为出栈（pop）。
2、堆的深入讲解
堆（Heap）是一块内存区域，与栈不同，堆里的内存能够以任意顺序存入和移除。
5. GC（Garbage Collection）垃圾收集器介绍
CLR 的 GC 就是内存管理机制，我们写程序时不需要关心内存的使用，因为这些都是CLR帮我们做了。
6. 内存空间分配实例
// 测试程序
public class TestClass
{
public string name = "张三";
public int num = 10;
}
public class HeapStack : MonoBehaviour
{
void Start()
{
Example();
}
void Example()
{
TestClass[] test = { new TestClass(), new TestClass(), new TestClass() };
TestClass test01 = test[0];
test01.name = "李四";
TestClass test02 = test[0];
test02.name = "王五";
Debug.Log(test01.name);
}
}
结果：
原因在于test01和test02在栈中的引用指向的是同一个元素：test[0]，而数组test[]作为引用类型，存储的元素为类对象，同样为引用类型，指向的是同一个name，故两次修改同一个值，输出为王五。
