C高级编程.第3章对象和类型

第3章对象和类型到目前为止，我们介绍了组成C#语言的主要内容，包括变量、数据类型和程序流语句，并简要介绍了一个只包含Main()方法的完整小例子。但还没有介绍如何把这些内容组合在一起，构成一个完整的程序，其关键就在于对类的处理。这就是本章的主题。本章的主要内容如下：●类和结构的区别●类成员●按值和引用传送参数●方法重载●构造函数和静态构造函数●只读字段●部分类●静态类●Object类，其他类型都从该类派生而来第4章将介绍继承以及与继承相关的特性。提示：本章将讨论与类相关的基本语法，但假定您已经熟悉了使用类的基本原则，例如，知道构造函数和属性的含义，因此我们只是大致论述如何把这些原则应用于C#代码。本章介绍的这些概念不一定得到了大多数面向对象语言的支持。例如对象构造函数是您熟悉的、使用广泛的一个概念，但静态构造函数就是C#的新增内容，所以我们将解释静态构造函数的工作原理。3.1类和结构类和结构实际上都是创建对象的模板，每个对象都包含数据，并提供了处理和访问数据的方法。类定义了每个类对象(称为实例)可以包含什么数据和功能。例如，如果一个类表示一个顾客，就可以定义字段CustomerID、FirstName、LastName和Address，以包含该顾客的信息。还可以定义处理存储在这些字段中的数据的功能。接着，就可以实例化这个类的对象，以表示某个顾客，并为这个实例设置这些字段，使用其功能。classPhoneCustomer{publicconststringDayOfSendingBill=Monday;publicintCustomerID;publicstringFirstName;publicstringLastName;}结构与类的区别是它们在内存中的存储方式(类是存储在堆(heap)上的引用类型，而结构是存储在堆栈(stack)上的值类型)、访问方式和一些特征(如结构不支持继承)。较小的数据类型使用结构可提高性能。但在语法上，结构与类非常相似，主要的区别是使用关键字struct代替class来声明结构。例如，如果希望所有的PhoneCustomer实例都存储在堆栈上，而不是存储在托管堆上，就可以编写下面的语句：structPhoneCustomerStruct{publicconststringDayOfSendingBill=Monday;publicintCustomerID;publicstringFirstName;publicstringLastName;}对于类和结构，都使用关键字new来声明实例：这个关键字创建对象并对其进行初始化。在下面的例子中，类和结构的字段值都默认为0：PhoneCustomermyCustomer=newPhoneCustomer();//worksforaclassPhoneCustomerStructmyCustomer2=newPhoneCustomerStruct();//worksforastruct在大多数情况下，类要比结构常用得多。因此，我们先讨论类，然后指出类和结构的区别，以及选择使用结构而不使用类的特殊原因。但除非特别说明，否则就可以假定用于类的代码也适用于结构。3.2类成员类中的数据和函数称为类的成员。Microsoft的正式术语对数据成员和函数成员进行了区分。除了这些成员外，类还可以包含嵌套的类型(例如其他类)。类中的所有成员都可以声明为public(此时可以在类的外部直接访问它们)或private(此时，它们只能由类中的其他代码来访问)。与VisualBasic、C++和Java一样，C#在这个方面还有变化，例如protected(表示成员仅能由该成员所在的类及其派生类访问)，第4章将详细解释各种访问级别。3.2.1数据成员数据成员包含了类的数据--字段、常量和事件。数据成员可以是静态数据(与整个类相关)或实例数据(类的每个实例都有它自己的数据副本)。通常，对于面向对象的语言，类成员总是实例成员，除非用static进行了显式的声明。字段是与类相关的变量。在前面的例子中已经使用了PhoneCustomer类中的字段。一旦实例化PhoneCustomer对象，就可以使用语法Object.FieldName来访问这些字段：PhoneCustomerCustomer1=newPhoneCustomer();Customer1.FirstName=Simon;常量与类的关联方式同变量与类的关联方式一样。使用const关键字来声明常量。如果它们声明为public，就可以在类的外部访问。classPhoneCustomer{publicconststringDayOfSendingBill=Monday;publicintCustomerID;publicstringFirstName;publicstringLastName;}事件是类的成员，在发生某些行为(例如改变类的字段或属性，或者进行了某种形式的用户交互操作)时，它可以让对象通知调用程序。客户可以包含所谓事件处理程序的代码来响应该事件。第7章将详细介绍事件。3.2.2函数成员函数成员提供了操作类中数据的某些功能，包括方法、属性、构造函数和终结器(finalizer)、运算符以及索引器。方法是与某个类相关的函数，它们可以是实例方法，也可以是静态方法。实例方法处理类的某个实例，静态方法提供了更一般的功能，不需要实例化一个类(例如Console.WriteLine()方法)。下一节介绍方法。属性是可以在客户机上访问的函数组，其访问方式与访问类的公共字段类似。C#为读写类上的属性提供了专用语法，所以不必使用那些名称中嵌有Get或Set的偷工减料的方法。因为属性的这种语法不同于一般函数的语法，在客户代码中，虚拟的对象被当做实际的东西。构造函数是在实例化对象时自动调用的函数。它们必须与所属的类同名，且不能有返回类型。构造函数用于初始化字段的值。终结器类似于构造函数，但是在CLR检测到不再需要某个对象时调用。它们的名称与类相同，但前面有一个~符号。C++程序员应注意，终结器在C#中比在C++中用得少得多，因为CLR会自动进行垃圾收集，另外，不可能预测什么时候调用终结器。第12章将介绍终结器。运算符执行的最简单的操作就是+和-。在对两个整数进行相加操作时，严格地说，就是对整数使用+运算符。C#还允许指定把已有的运算符应用于自己的类(运算符重载)。第6章将详细论述运算符。索引器允许对象以数组或集合的方式进行索引。第6章介绍索引器。1.方法在VisualBasic、C和C++中，可以定义与类完全不相关的全局函数，但在C#中不能这样做。在C#中，每个函数都必须与类或结构相关。注意，正式的C#术语实际上区分了函数和方法。在这个术语中，函数成员不仅包含方法，而且也包含类或结构的一些非数据成员，例如索引器、运算符、构造函数和析构函数等，甚至还有属性。这些都不是数据成员，字段、常量和事件才是数据成员。(1)方法的声明在C#中，定义方法的语法与C风格的语言相同，与C++和Java中的语法也相同。与C++的主要语法区别是，在C#中，每个方法都单独声明为public或private，不能使用public:块把几个方法定义组合起来。另外，所有的C#方法都在类定义中声明和定义。在C#中，不能像在C++中那样把方法的实现代码分隔开来。在C#中，方法的定义包括方法的修饰符(例如方法的可访问性)、返回值的类型，然后是方法名、输入参数的列表(用圆括号括起来)和方法体(用花括号括起来)。[modifiers]return_typeMethodName([parameters]){//Methodbody}每个参数都包括参数的类型名及在方法体中的引用名称。但如果方法有返回值，return语句就必须与返回值一起使用，以指定出口点，例如：publicboolIsSquare(Rectanglerect){return(rect.Height==rect.Width);}这段代码使用了一个表示矩形的.NET基类System.Drawing.Rectangle。如果方法没有返回值，就把返回类型指定为void，因为不能省略返回类型。如果方法不带参数，仍需要在方法名的后面写上一对空的圆括号()(就像本章前面的Main()方法)。此时return语句就是可选的--当到达右花括号时，方法会自动返回。注意方法可以包含任意多个return语句：publicboolIsPositive(intvalue){if(value0)returnfalse;returntrue;}(2)调用方法C#中调用方法的语法与C++和Java中的一样，C#和VisualBasic的唯一区别是在C#中调用方法时，必须使用圆括号，这要比VisualBasic6中有时需要括号，有时不需要括号的规则简单一些。下面的例子MathTest说明了类的定义和实例化、方法的定义和调用的语法。除了包含Main()方法的类之外，它还定义了类MathTest，该类包含两个方法和一个字段。usingSystem;namespaceWrox.ProCSharp.MathTestSample{classMainEntryPoint{staticvoidMain(){//TrycallingsomestaticfunctionsConsole.WriteLine(Piis+MathTest.GetPi());intx=MathTest.GetSquareOf(5);Console.WriteLine(Squareof5is+x);//InstantiateatMathTestobjectMathTestmath=newMathTest();//thisisC#'swayof//instantiatingareferencetype//Callnon-staticmethodsmath.value=30;Console.WriteLine(Valuefieldofmathvariablecontains+math.value);Console.WriteLine(Squareof30is+math.GetSquare());}}//DefineaclassnamedMathTestonwhichwewillcallamethodclassMathTest{publicintvalue;publicintGetSquare(){returnvalue*value;}publicstaticintGetSquareOf(intx){returnx*x;}publicstaticdoubleGetPi(){return3.14159;}}}运行mathTest示例，会得到如下结果：cscMathTest.csMicrosoft(R)VisualC#Compilerversion9.00.20404forMicrosoft(R).NETFrameworkversion3.5Copyright(C)MicrosoftCorporation.Allrightsreserved.MathTest.exePiis3.14159Squareof5is25Valuefieldofmathvariablecontains30Squareof30is900从代码中可以看出，MathTest类包含一个字段和一个方法，该字段包含一个数字，该方法计算数字的平方。这个类还包含两个静态方法，一个返回pi的值，另一个计算作为参数传入的数字的平方。这个类有一些功能并不是C#程序设计的好例子。例如，GetPi()通常作为const字段来执行，而好的设计应使用目前还没有介绍的概念。C++和Java开发人员应很熟悉这个例子的大多数语法。如果您有VisualBasic的编程经验，只需把MathTest类看作一个执行字段和方法的VisualBasic类模块。但无论使用什么语言，都要注意两个要点。(3)给方法传递参数参数可以通过引用或值传递给方法。在变量通过引用传递给