C#类和结构详解
作者：Ruby_Lu
类和结构实际上都是创建对象（实例）的模版，每个对象都包含数据，并提供了处理和访问数据的方法。
类定义了类的每个对象可以包含什么数据和功能。
class PhoneCus
{
public const string DaySend = "Mon";
public int CusId;
}结构与类的区别是它们在内存中的存储方式，访问方式和它们的一些特性（稍后详细介绍它们的区别）。
较小的数据类型使用结构可提高性能，在语法上，比较类似，主要区别是使用关键字struct代替class来声明结构。
struct PhoneCusStruct
{
public const string DaySend = "Mon";
public int CusId=;
}对于类和结构，都是用new来声明实例：这个关键字创建对象并对其进行初始化。
PhoneCus myCus = new PhoneCus(); PhoneCusStruct myCus2 = new PhoneCusStruct();
上面的例子，类和结构的字段值都默认0.
一.类
类中的数据和函数称为类的成员（数据成员和函数成员）。
1.数据成员
数据成员是包含类的数据————字段，常量和事件的成员。数据成员可以是静态数据。类成员总是实例成员，除非用static显示声明。
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，终结器，运算符以及索引。
(1)方法
*C#区分函数和方法。C#中函数包含上述提到的。
*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方法时，被调用的方法得到的就是这个变量，准确的説就是指向内存中变量的指针。所以在方法内对变量进行的任何改变在方法退出后仍然有效。
而如果变量通过值传递给方法，被调用的方法得到的是变量的一个相同副本，也就是说，在方法退出后，对变量的修改会丢失。
对于复杂的数据类型，按引用传递的效率更高，因为在按值传递时，必须复制大量的数据。
注意字符串的行为方式有所不同，因为字符串是不可变的，所以字符串无法采用一般引用类型的行为方式。在方法调用中，对字符串所做的改变都不会影响原始字符串。
*ref参数
像上面所説，值类型通过值传递变量是默认的。但也可以迫使值参数通过引用传递给方法。为此要使用ref关键字。这样该方法对变量所做的任何改变都会影响原始值。
static void SomeFunction(int[] ints,ref int i)
{
ints[0] = 100;
i = 100;
}在调用该方法的时候，必须添加ref关键字。
SomeFunction(ints, ref i);
*out参数
C#要求变量在被引用前必须用一个初始值进行初始化。但使用out关键字来初始化可以简化C# 编译器所坚持的输入参数的初始化。
在方法的输入参数前加上out前缀时，传递给该方法的变量可以不初始化。而且该变量通过引用传递，所以在从被调用的方法中返回时，对应方法对该变量进行的任何改变都会保留下来。
在调用该方法时，仍需要使用out关键字：
static void SomeFunction(int[] ints,out int i)
{
ints[0] = 100;
i = 100;
}
SomeFunction(ints, out i);*命名参数
参数一般需要按定义的顺序传递给方法。命名参数允许按任意顺序传递。
string FullName(string firstName,string lastName)
{
renturn firstName+" " +lastName;
}调用方法:
FullName("John","Doe");
FullName(lastName:"Doe",firstName:"John");*可选参数
参数也可以是可选的。必须为可选参数提供默认值。可选参数还必须是方法定义的最后一个参数。
void TestMethod(int notOption,int option = 10)
{
Console.WriteLine( notOption + option);
}*方法的重载
C#支持方法的重载————方法的几个版本有不同的签名（方法名相同，但参数的个数和/或类型不同）。
class MathTest
{
public int Value;
public int GetSquare()
{
return Value*Value;
}
public int GetSquare(int x)
{
return x*x;
}
}重载方法在参数方面的一些限制：
两个方法不能仅在返回类型上有区别；
两个方法不能仅根据参数是声明为ref还是out来区分。
在任何语言中，对于方法重载，如果调用了错误的重载方法，就有可能出现运行错误。（后面讨论如何避免这些错误）。
(2)属性(property)
属性是一个方法或一对方法，在客户端看来，它是一个字段。
public string SomeProperty
{
get
{
return "value";
}
set
{
//设置属性值
}
}get访问器不带任何参数，且必须返回属性声明的类型。也不应为set访问器指定任何显示参数，编译器会
假定它带一个参数，器类型也许属性相同，并表示为value.
private int age
public int Age
{
get
{
return age;
}
set
{
age = valeu;
}
}注意所用的命名约定，采用C#的区分大小写模式，使用相同的名称，但公有属性采用大写形式命名，如果存在一个等价的私有字段，则采用小写形式命名。
一些开发人员喜欢使用把下划线作为前缀的字段名，如_age，这会为识别字段提供极大的便利。
*只读和只写属性
在属性定义中省略set访问器，就会创建只读属性。这样客户端代码只可以读取该属性的值，但不能设置值。
private int age
public int Age
{
get
{
return age;
}
}同样在属性定义中省略get访问器，就会创建只写属性。
*属性的访问修饰符
C#允许给属性的gei和set访问器设置不同的访问修饰符，所以属性可以有公有的get访问器和受保护的set访问器。
在gey和set访问器中，必须有一个具有属性的访问级别（公有）。
*自动实现的属性
如果属性的set和get访问器中没有任何逻辑，就可以使用自动实现的属性。这种属性会自动实现后背成员变量。
public int Age
{
get；
set；
}不需要声明private int age；，编译器会自动创建它。
使用自动实现的属性，就不能在属性设置中验证属性的有效性。但必须有两个访问器，不能把属性设置为只读或只写。
public int Age
{
get；//报错
}
但是，每个访问器的访问级别可以不同，
public int Age
{
get；
private set；
}(3)构造函数
声明基本构造函数就是声明一个与包含的类同名的方法，但该方法没有返回值。
public class MyClass
{
public MyClass()
{
}
//
}一般情况下，如果没有提供任何构造函数，编译器会在后台创建一个默认的构造函数。这是一个基本的构造函数，它只能把所有的成员字段初始化为标准的默认值。这通常就足够了，否则需要编写自己的构造函数。
构造函数的重载与其它方法的规则相同。可以为构造函数提供任意多的的重载，只要它们的签名有明显区别。
public class MyClass
{
public MyClass()
{
}
public MyClass(int i )
{
/ /
}
//
}如果提供了带参数的构造函数，编译器就不会自动提供默认的构造函数。只有在没有定义任何构造函数的时候，编译器才会自动提供默认的构造函数。
public class MyNum
{
private int number;
public MyNum(int number)
{
this.number =number;
}
}一般使用this关键字区分成员字段和同名的参数。
如果试图使用无参数的构造函数实例化对象就会报错：
MyNum num = new MyNum();//报错
可以把构造函数定义为private或protected，这样不相关的类就不能访问它们：
public class MyNum
{
private int number;
private MyNum(int number)
{
this.number =number;
}
}上述例子没有为MyNum定义为任何公有或受保护的构造函数。这就使MyNum不能使用new运算符在外部代码中实例化，但可以在MyNum类中编写一个公有静态属性或方法，以实例化该类。
这在下面两种情况下受有用的：
类仅用作某些静态成员或属性的容器，因此永远不会实例化它。
希望类仅通过某个静态成员函数来实例化。
*静态构造函数
C#可以给类编写无参数的静态构造函数。这种构造函数只执行一次，而前面的构造函数是实例构造函数，只要创建类的对象，就会
执行它。
class MyClass
{
static MyClass()
{
}
}编写静态构造函数的一个原因是，类有一些静态字段或属性，需要在第一次使用类之前，从外部源中初始化这些静态字段和属性。
.NET运行库不能确保什么时候执行静态构造函数，所以不能把要求在某个特定时刻执行的代码放在静态构造函数中。也不能预计不同类的静态构造函数按照什么顺序执行。但是可以确保静态构造函数最多运行一次，就在代码引用类之前调用它。
在C#中，通常在第一次调用类的任何成员之前执行静态构造函数。
注意，静态构造函数没有访问修饰符，其它C#代码从来不调用它，但在加载类时，总是由.NET运行库调用它，所以像public,private这样的访问修饰符就没有任何意义。出于同样原因，静态构造函数不能带任何参数，一个类也只能有一个静态构造函数。很显然，静态构造只能访问累的静态成员，不能访问类的实例成员。
无参数的实例构造函数与静态构造函数可以在同一个类中同时定义。虽然参数列表相同，但这并不矛盾，因为在加载类的时候执行静态构造函数，在创建实例时执行实例构造函数，所以何时执行哪个构造函数不会有冲突。
如果任何静态字段有默认值，就在调用静态构造函数之前指定它们。
下面演示静态构造函数的用法：
class MainEntryPoint
{
static void Main()
{
Console.WriteLine("UserPreference:BackColor is " + UserPreference.BackColor.ToString());
}
}
class UserPreference
{
public static readonly Color BackColor;
static UserPreference()
{
BackColor = Color.Red;
}
private UserPreference()
{
}
}该静态变量在静态构造函数中进行初始化。
*从构造函数中调用其它构造函数
有时，在一个类中有几个构造函数，这些构造函数包含一些共同的代码。
class Car
{
private string des;
private int nWheels;
public Car(string des,int nWheels)
{
this.des = des;
this.nWheels = nWheels;
}
public Car(string des)
{
this.des = des;
this.nWheels = 4;
}
}这两个构造函数初始化了相同的字段，显然最好把所有的代码放在一个地方。C#有一个特殊的语法，称为构造函数初始化器，可以实现这个目的。
class Car
{
private string des;
private int nWheels;
public Car(string des,int nWheels)
{
this.des = des;
this.nWheels = nWheels;
}
public Car(string des)：this(des,4)
{
}
}这里，this关键字仅调用参数最匹配的那个构造函数。构造函数初始化器在构造函数的函数体之前执行。
C#构造函数初始化器可以包含对同一个类的另一个构造函数的调用，也可以包含对直接基类的构造函数的调用，使用同样的语法，但应用base关键字代替this.初始化器中不能有多个调用。
3.只读字段
常量是一个包含不能修改的值的变量。但常量不必满足所有的要求。有时需要一些一些变量，其值不应改变，但在运行之前其值是未知的。C#为这种情形提供了另一种类型的变量：只读字段（readonly）。
readonly关键字比const灵活得多，允许把一个字段设置为常量，但可以执行一些计算，以确定它得初始值。
其规则是可以在构造函数中给只读字段赋值，但不能在其它地方赋值。只读字段还可以是一个实例字段，类的每个实例可以有不同得值。
与const不同，如果要把只读字段设置为静态，就必须显示得声明它。
二.匿名类型
var关键字用于表示隐式类型化得变量。var和new关键字一起使用时，可以创建匿名类型。
匿名类型只是一个继承自Object且没有名称的类。
var caption = new {FirstName = "John",LastName="Doe"};这会生成一个包含FirstName，LastName属性的对象。
创建另一个对象：
var doctor = new {FirstName = "James",LastName="Mc"};caption和doctor的类型就相同，可以设置caption = doctor
如果设置的值来自于另一个对象，就可以简化初始化器。
var doctor = new {caption.FirstName,caption.LastName};这些对象的类型名未知。编译器为类型“伪造”了一个名称，但只有编译器才能使用它。
三.结构（struct）
如果仅需要一个小的数据结构，此时类提供的功能多余我们需要的功能，由于性能原因，最好使用结构。
结构是值类型，它们存储在栈中或存储为内联(inline)（如果它们是存储在堆中的另一个对象的一部分），其生存期的限制与简单的数据类型一样。
- *结构不支持继承。
- *对于结构，构造函数的方式与类有一些区别。编译器总是提供一个无参数的默认构造函数，它是不允许替换的。
- *使用结构可以指定字段如何在内存中布局（后面详细介绍）
结构实际上是把数据项组合在一起，有时大多数字段都声明为public。严格来说，这与编写.net代码的规则相反（字段应总是私有的（除const字段外），并由公有属性封装）。但是，对于简单的结构，公有字段是可以接受的编程方式。
四.类和结构的区别
1.结构是值类型
虽然结构是值类型，但在语法上可以把它当作类来处理。
struct PhoneCusStruct
{
public const string DaySend = "Mon";
public int CusId=0;
}
PhoneCusStruct phoneCusStruct = new PhoneCusStruct();
phoneCusStruct.CusId=3;因为结构是值类型，所以new运算符与类和其它引用类型的工作方式不同。new运算符并不分配堆中的内存，而只是调用相应的构造函数，根据传送给它的参数，初始化所有的字段。
对于结构编写下面的代码是合法的：
PhoneCusStruct phoneCusStruct; phoneCusStruct.CusId=3;
结构遵循其它数据类型都遵循的规则：在使用前所有的元素都必须进行初始化。在结构上调用new运算符，或者给所有的字段分别赋值，结构就完全初始化了。
如果结构定义为类的成员字段，在初始化包含的对象时，该结构会自动初始化为0.
结构是会影响性能的值类型，但根据使用结构的方式，这种影响可能是正面的，也可能是负面的。正面的影响是为结构分配内存时，速度很快，因为它们将内联或保存在栈中。在结构超出了作用域被删除时，速度也很快，不需要等待垃圾回收。负面影响是，只要把结构作为参数来传递或者把一个结构赋予另一个结构，结构的内容就会被复制，而对于类只复制引用。这样就会有性能损失，根据结构的大小，性能损失也不同。
注意，结构主要用于小的数据结构。当把结构作为参数传递给方法时，应把它作为ref参数传递，以避免性能损失（这样只传递了结构在内存中的地址）。
2.结构和继承
结构不能从一个结构中继承。唯一的例外是对应的结构（和其它类型一样）最终派生于类System.Object。因此结构也可以访问Object的方法。
在结构中也可以重写Object中的方法——如ToString（）方法。
结构的继承链是：每个结构派生于System.ValueType类，System.ValueType类有派生于System.Object。ValueType并没有给Object添加任何成员，但提供了一些更适合结构的实现方法。
注意，不能为结构提供其它基类。
3.结构的构造函数
为结构定义构造函数的方式与类的方式相同，但不允许定义无参数的构造函数。因为在一些罕见的情况下，.NET运行库不能调用用户提供的自定义无参数构造函数，因此Microsoft干脆采用禁止在C#的结构内使用无参数的构造函数。
默认构造函数会隐式的把字段初始化，即使提供了其它带参数的构造函数，也会先调用它。提供字段的初始值也不能绕过默认构造函数。下面代码会编译错误：
struct PhoneCusStruct
{
public int CusId =0;
}如果PhoneCusStruct声明为一个类，就不会报错了。
另外，可以像类那样为结构提供Close（）或Dispose（）方法。
五.弱引用
在应用程序代码内实例化一个类或结构时，只要有代码引用这个对象，就会形成强引用。这意味着垃圾回收器不会清理这个对象使用的内存，一般而言这是好事，因为可能需要引用这个对象，但是如果这个对象很大，而且不经常访问。这个时候可以创建对象的弱引用。
弱引用允许创建和使用对象，但在垃圾回收器运行时，就会回收对象并释放内存。由于存在潜在的Bug和性能问题，一般不会这么做，但在特定情况下使用是合理的。
弱引用使用WeakReference类创建。因为对象可能在任意时刻被回收，所以引用该对象前必须确认它的存在。
class MainEntryPoint
{
static void Main()
{
// Instantiate a weak reference to MathTest object
WeakReference mathReference = new WeakReference(new MathTest());
MathTest math;
if(mathReference.IsAlive)
{
math = mathReference.Target as MathTest;
math.Value = 30;
Console.WriteLine(
"Value field of math variable contains " + math.Value);
Console.WriteLine("Square of 30 is " + math.GetSquare());
}
else
{
Console.WriteLine("Reference is not available.");
}
GC.Collect();
if(mathReference.IsAlive)
{
math = mathReference.Target as MathTest;
}
else
{
Console.WriteLine("Reference is not available.");
}
}
}
// Define a class named MathTest on which we will call a method
class MathTest
{
public int Value;
public int GetSquare()
{
return Value*Value;
}
public static int GetSquareOf(int x)
{
return x*x;
}
public static double GetPi()
{
return 3.14159;
}
}六.部分类
partial关键字允许把类，结构，接口放在多个文件中。
partial关键字的用法：把partial放在class,struct,interface前面即可。
如果声明类时使用了下面的关键字，这些关键字就必须应用于同一个类的所有部分：
public,private,protected,internal,abstract,sealed,new,一般约束
在把部分类编译后，类的成员和继承等会合并。
七.静态类
如果类只包含静态的方法和属性，该类就是静态的。静态类在功能上与使用私有静态构造函数创建的类相同。都不能创建静态类的实例。
使用static关键字，编译器可以检查用户是否给该类添加了实例成员。如果是，就会生成一个编译错误。这可以确保不创建静态类的实例。
static class PhoneCusStruct
{
public static void GetPhene()
{
}
}调用：PhoneCusStruct.GetPhene();
八.Object类
前面提到，所有的.NET类都派生自System.Object类.实际上，如果在定义类的时候没有指定基类，编译器就会自动假定这个类派生自Object类。其实际意义在于，除了自己定义的方法和属性等外，还可以访问Object定义的许多公有的和受保护的成员方法。这些方法可用于自己定义的其它类中。
System.Object的方法：
- 1.GetHashCode():如果对象放在名为映射（散列表或字典）的数据结构中，就可以使用这个方法。处理这些结构的类使用该方法可以确定把对象放在结构的什么地方。如果希望把类用作字典的一个键，就需要重写这个方法。（后面介绍字典时会详细介绍）
- 2.Equals()和ReferenceEquals()方法：后面会详细介绍。
- 3.Finalize()方法：在引用对象作为垃圾被回收以清理资源时调用它。Object中实现的Finalize()方法实际上什么也没有做，因而被垃圾回收器忽略。如果对象拥有对未托管资源的引用，则在该对象被删除时，就需要删除这些引用，此时一般要重写Finalize()方法。垃圾收集器不能直接删除这些未托管资源的引用，因为它只负责托管的资源，于是它只能依赖用户提供的Finalize()方法。垃圾收集器不能直接删除这些未托管资源的引用，因为它只负责托管的资源，于是它只能依赖用户提供的Finalize方法。
- 4.GetType()方法：这个方法返回从System.Type派生的类的一个实例。这个对象可以提供对象成员所属类的很多信息。System.Type还提供了.NET的反射技术的入口。
- 5.MemberwiseClose()方法：这个方法复制对象，并返回对副本的一个引用（对于值类型，就是一个装箱的引用）。得到的副本是一个浅表复制，即它复制了类中的所有值类型。如果类包含内嵌的引用，就只复制引用，而不复制引用的对象。这个方法是受保护的，所以不能用于复制外部的对象（可以复制父类的对象）。该方法不是虚方法，所以不能重写。
- 6.ToString()方法：是获取对象的字符串表示的一种快捷方式。当只需要快速获取对象的内容，以进行调试时，就可以使用这个方法。在数据的格式化方面，它几乎没有提供选择，比如：在原则上日期可以表示为许多不同格式，但DateTime.ToString()没有在这方面提供任何选择。这个方法是虚方法，可以重写这个方法以返回这些类型的正确字符串表示。
九.扩展方法
如果有类的源码，继承就可以给对象添加方法。但如果没有源代码，则可以使用扩展方法，它允许改变一个类，但不需要该类的源代码。
扩展方法是静态方法，它是类的一部分，但实际上没有放在类的源代码中。假定PhoneCusStruct类需要一个Add()方法，但不能修改源代码，就可以创建一个静态类，把Add（）方法添加为一个静态方法：
public static class PhoneExtension
{
public static void Add(this PhoneCusStruct phoneCusStruct,string phone)
{
//
}
}注意扩展方法的第一个参数是要扩展的类型，它放在this关键字的后面。这告诉编译器，这个方法是PhoneCusStruct类型的一部分。在这个例子中，PhoneCusStruct是要扩展的类型。在扩展方法中，可以访问所扩展类型的所有公有方法和属性。
调用：
PhoneCusStruct p =new PhoneCusStruct(); p.Add();//即使方法是静态方法，也需要使用实例方法的语法。
如果扩展方法与类中的某个方法同名，就不会调用扩展方法。类中已有的任何实例方法优先。
到此这篇关于C#类和结构的文章就介绍到这了。希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持脚本之家。