一文带你吃透C#中面向对象的相关知识
作者：微小冷
基础必读： 超快速成，零基础快速掌握C#开发中最重要的概念
switch和字典
前文提到过，有个游戏里面有个著名的屎山，就是跑了19亿次if，把玩家憋得不行。而解决这个问题其实非常简单，只需用到switch就可以了。
比如打牌的时候，正常只有2-10是数字，1是A，11是J，12是Q，13是K，如果要用if...else if这种方法来判断，那么遇到K的时候需要判断好多次才行，switch则只需一次
void cardName(int cardNum)
{
switch (cardNum)
{
case 1: Console.WriteLine("A"); break;
case 11: Console.WriteLine("J"); break;
case 12: Console.WriteLine("Q"); break;
case 13: Console.WriteLine("K"); break;
default: Console.WriteLine(cardNum); break;
}
}
C#中的switch语句，除了用break可以跳出switch之外，还可以用goto case xx来跳转到第xx个case，这个特性还挺有意思的，所以在这里多提一嘴，但初学者其实只要有switch case这个概念就可以了。
switch case语句之所以在性能上优于if...else，极有可能是用了哈希表，通过计算输入的方法，来快速链接到执行程序的入口，达到常数级别的时间复杂度。
在C#中，提供了字典这种数据结构，可以实现类似于switch case的效果。所谓字典，就是一组键值对，通过键值的一一对应关系，达到通过键来索引值的目的，其定义方式如下
Dictionary<int, string> card = new Dictionary<int, string>
{
{1,"A" },
{11, "J" },
{12, "Q" },
{13, "K" }
};
Dictionary为数据类型的名字，<int, string>表示其键为整型，值为字符串。后面的new表示创建新对象，这个在数组的时候就已经学过了，最后花括号中的四行代码，用于对Dictionary进行初始化。
有了这个，就可以更简洁地实现抽牌功能
Console.WriteLine(card[1]); //命令行中显示 A
那么这个时候可能有人问了，那2-10这9张牌咋办？是需要加一个if来判断吗？
答案是当然不用，毕竟字典是一种动态的数据结构，内部元素是可以增长的，只需跑个循环将其填充上就行了
for (int i = 2; i < 11; i++)
{
card.Add(i, i.ToString());
}
其中，card.Add就是添加元素的方法，i.ToString()可以将整型的i转化为字符串。
这样，就有了从A到K的扑克牌。
类、成员、方法
扑克牌除了面值之外，还要看花色的。换言之，用数字是没法完全描述扑克牌的所有属性的。
当然，这种属性其实可以用字典来实现，例如现在有一个红桃K，可以表示为
Dictionary<string, string> 红桃K = new Dictionary<string, string>
{
{"花色", "红桃" },
{"数值", "13" },
{"名字", "K" }
};
首先，看到红桃K千万不要害怕，在C#中，中文也是可以当作变量名的。
其次，字典毕竟不太方便，因为C#中的字典要求指定数据类型，数值这个键对应的值，按理说应该是整型才比较合理，但无奈之下，只能是字符串。
面对这种痛点，就得看Class来大显身手了。
class Card
{
public int Id { get; set; }
public string Name { get; set; }
public string Color { get; set; }
}
其中，class表示，Card是一个类，后面的花括号里就是这个类的成员变量。
public表示，这是个公开的属性，可以被别人调用；{get; set;}表示这个属性既可以被调用，也可以被赋值。
需要注意的是，目前我们写下的所有代码，都是在.NET6中所定义的顶级语句。这种顶级语句，并不符合以往C#代码的规范，由此也会导致一些问题，即顶级语句必须写在所有类定义的前面。
所以，如果想创建一个Card类的实例，需要在class Card之前调用，这个很反直觉，但习惯了就好。
Card 红桃A = new Card { Id = 1, Name = "A", Color = "红桃" };
接下来遇到了一个很尴尬的问题，的确是新建了一个红桃A，然后呢？
首先，可以通过.来调用类的属性，例如
Console.WriteLine(红桃A.Name);
其次，可以在类中添加成员方法，然后调用一下
class Card
{
public int Id { get; set; }
public string Name { get; set; }
public string Color { get; set; }
public void introduce()
{
Console.WriteLine($"我的名字是{Color}{Name}");
}
}
调用仍然要在class Card这行的前面，
红桃A.introduce();
得到的结果为
我的名字是红桃A
是时候规范一下写法了
顶级语句用起来虽然很爽，但，至少在目前看来，最适合的应用场景是算法原理的快速验证，而非做开发。因为开发要涉及到团队合作，涉及到大家按照相同的规范去分块做不同的内容，为了团队和整体的效率，不得不牺牲局部代码的简洁性，所以作为C#程序员，还是要习惯那种类似Java风格的完全的面向对象写法。
重新建一个控制台应用，这次在选择框架的界面，勾选上不使用顶级语句，这回看到的就是这样的一个结果
namespace MySecondCS
{
internal class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Hello, World!");
}
}
}
就是前面提到的，Hello World外面有一层Main函数，Main函数外面有一个class，class外面有一个命名空间。
然后把之前写过的Card类写在Program前面，并将Main函数中的内容改为
static void Main(string[] args)
{
Card card = new Card() { Id = 1, Name = "A", Color = "红桃" };
card.introduce();
}
这样启动命令行，会得到上一节同样的结果。
将类写在一个文件中当然没什么问题，但随着所开发的应用越来越复杂，涉及到的类也会越来越多，全部堆在一个文件中，缺乏有效的组织，显然是不成的。
正所谓晴天带伞、居安思危，全堆一个文件不行，那就把类写在另一个文件中就是了。右键解决方案中的项目名，选择添加类，如下图
类名取为Card，然后项目中除了Program.cs之外，还会出现一个Card.cs，其内容为
namespace MySecondCS
{
internal class Card
{
}
}
其中，namespace为命名空间，在同一个命名空间中的类可以互相调用。internal是一个用于修饰类的关键字，是对可访问性的一种限制，这个限制并不强，只要在一个程序集中，就可以访问。
这种访问限制，在前面第一次创建Card的时候就有提过，Card类中，修饰成员变量用到的public也是用于访问限制的。
接下来把之前写好的Card代码剪切进internal class Card中，在启动命令行，程序仍然是可以跑通的。
继承
之所以要有继承这个概念，是因为纸牌的玩法太多了，比如我小的时候就喜欢搜集小当家的水浒卡，梁山好汉108将刚好是两幅扑克牌，但是Card类中并没有额外给梁山好汉提供位置。
这个时候就会遇到两难问题，若直接把Card改成小当家水浒卡，那么打牌的人会觉得这玩意没啥用，只会白白地浪费内存；若是另起炉灶重新写一个类，那老板会觉得你同样的内容写两遍，是不是欺负我不懂技术？然后说不定就扣工资了。
所以，继承就比较好地解决了这个问题，就像这个名字暗示的，在C#中，可以新建一个水浒卡的类，可以在继承Card类中的各种成员之外，添加自己独有的成员。
接下来在Card类的下面，新建一个类，就叫UniCard，表示统一小当家水浒卡，如下所示
class UniCard : Card
{
public int Order { get; set; }
public string PersonName { get; set; }
}
其中，UniCard : Card就表示，前者是对后者的继承，所有在Card中public的功能，都可以在UniCard中无痛调用。
接下来在UniCard中实现一个功能，即根据排名确定其对应的纸牌面额。纸牌大小排序是大小王，然后是AkQJ，再然后是10到2。
那么2副扑克牌中，有4个大小王，其他诸如AKQJ之类的都有8张。现令大小王是0，A是1，那么其对应的排序就是0->1->13->12->...->2。
也就是说，排名1, 2, 3, 4对应扑克牌中的大小王，面额为0；5-12对应扑克牌中的A，面额为1，然后接下来，每新增八位，其面额就加1。其函数实现为
int order2Id(uint order){
if(order <= 4)
return 0;
else if (order <= 12)
return 1;
else
return 14 - (order-4) / 8;
}
这个函数是非常简单的，但接下来要将其嵌入到UniCard类中，实现通过Order自动生成Id这样的功能
class UniCard : Card
{
public int Order { get; set; }
public string PersonName { get; set; }
public void getIdName()
{
if (this.Order <= 4)
this.Id = 0;
else if (this.Order <= 12)
this.Id = 1;
else
this.Id = 14 - (this.Order - 4) / 8;
switch (this.Id)
{
case 0: this.Name = "Joker"; break;
case 1:this.Name = "A"; break;
case 13:this.Name = "K"; break;
case 12:this.Name = "Q";break;
case 11:this.Name = "J"; break;
default: this.Name = this.Id.ToString(); break;
}
}
}其中，this表示当前的这个class，在不引起歧义的情况下是可以省略的。所谓引起歧义，就是假如这个class外面已经有了一个Name，那么在这个class里面如果非常突兀地来一个Name=1，可能会导致程序不知道这个Name到底指向谁。
另外，如果if后面跟着的程序块中只有一行代码，那么花括号可以省略。
除此之外，上面的代码稍微长了一点，但并没有新的知识点，只是相当于复习了一下switch case。
接下来，在Main函数中创建一个UniCard，并调用其继承的自我介绍的函数。
static void Main(string[] args)
{
UniCard uniCard = new UniCard();
uniCard.Order = 6;
uniCard.Color = "红桃";
uniCard.getIdName();
uniCard.introduce();
}
运行之后，命令行输出我的名字是红桃A。
6号如果我没记错的话，是豹子头林冲，结果现在变成了红桃A，看来这个继承还是比较成功的。
枚举
扑克牌的花色只有四种，红桃、黑桃、草花、方片，如果把数据类型限制为字符串，保不准有人会把牌的花色定义为“五彩斑斓黑”之类的，为了做一个限制，目前想到比较好的方案是用字典
Dictionary<int, String> CARD_COLOR = new Dictionary<int, string>
{
{0, "黑桃" },
{1, "红桃" },
{2, "草花" },
{3, "方片" }
};
然后再把花色定义为整型，想要看花色的时候以CARD_COLOR[0]这种形式调用。
这样一来思路就打开了，甚至可以将花色封装成字符串数组
String[] CARD_COLOR = new string[] { "黑桃", "红桃", "草花", "方片" };
然而在C#中，其实有更加优雅的解决方案，这个方案就是枚举
public enum COLOR { 黑桃, 红桃, 草花, 方片};
上面这行代码可以写在internal class Card的外面，然后在Card类中可以把花色定义为
public COLOR Color { get; set; }
枚举这种数据类型的好处是，既有字符串的特点，又有整型的特点，以COLOR这种类型为例，黑桃对应的是0，红桃对应的是1，以此类推。
这样一来，getIdName这个函数，除了可以通过排名来算牌的面额，还可以据此计算牌的花色。
public void getIdName()
{
//...
//写在switch case后面
if (this.Order <= 2)
this.Color = COLOR.黑桃;
else if (this.Order <= 4)
this.Color = COLOR.红桃;
else
this.Color = (COLOR)((this.Order - 5) % 8 / 2);
}
其中COLOR.黑桃是常用的枚举类型的调用方法，而后面的(COLOR)相当于把其后面的(this.Order - 5) % 8 / 2这个整数，强制转化为枚举类型。
改完这些之后，就会发现Main函数中的uniCard.Color = "红桃";出现了红色的下划波浪线，说明出现了错误。原因也很简单，现在的Color是枚举类型，并不能赋值一个字符串。
将这行删掉之后，再运行程序，命令行输出为
我的名字是黑桃A
说明introduce中的$"我的名字是{Color}{Name}"仍然发生了作用，枚举类型，通过6 66这个数值，计算得到了COLOR.黑桃这个结果，最后又通过$字符串转化成了字符串。
这就是前文所言，枚举类型，既有整型，又有字符串。
构造函数和方法重载
现在回顾一下Main函数，发现UniCard的创建过程未免太过繁琐。
static void Main(string[] args)
{
UniCard uniCard = new UniCard();
uniCard.Order = 6;
uniCard.getIdName();
uniCard.introduce();
}
Main函数中的4行代码中，如果只保留第一行和最后一行，那就完美了，比如写成这种
UniCard uniCard = UniCard(6); uniCard.introduce();
在这个过程中，UniCard变成了一个函数，通过输入一个排名，便可以初始化花色、牌额等内容，这个函数就叫做构造函数，想要实现，只需在UniCard中添加
public UniCard(int order)
{
Order = order;
getIdName();
}
需要注意，在Order=order中，前面的Order为类成员，其实可以写为this.Order，getIdName也可以写为this.getIdName，由于不会引起歧义，所以将this省略了。
这时会发现，Main函数中又出现了错误：
UniCard uniCard = new UniCard();
这时因为，我们已经为UniCard设定了唯一的构造函数，这个构造函数必须要输入一个整型才能执行，UniCard()的参数却空空如也，这不报错才怪，解决方法也很简单，只需将其改为我们喜闻乐见的形式就行了
static void Main(string[] args)
{
UniCard uniCard = new UniCard(6);
uniCard.introduce();
}
这个时候有人说了，那我就想生成一个啥也没有的UniCard，你这么改来改去把我想要的改没了，你还我UniCard()。
这个需求也是可以满足的，这就是所谓的重载。所谓重载，就是在C#中，允许创建一些同名函数，这些同名函数可以有着不同的输入参数，所以只需在public UniCard(int order)前面或者后面添加下面的代码，就可以既满足带参数的构造函数，又满足不带参数的构造函数了。
public UniCard(){}
运算符重载
无论是是打牌，还是梁山好汉，都是有排名的。有排名就可以比大小，比大小，就涉及到了大于号等于号小于号之类的东西。
正如字符串可以把加号更改为拼接的意思，Card也应该有重新定义运算符的能力，这种能力就叫做运算符重载。
对于已经建立起函数重载这种概念的人来说，运算符重载并不存在理解上的困难，毕竟运算符也是一种函数。
下面针对UniCard这种数据类型，对比较运算符进行重载，
public static bool operator< (UniCard a, UniCard b){
return a.Order > b.Order;
}
public static bool operator>(UniCard a, UniCard b){
return a.Order < b.Order;
}
public static bool operator==(UniCard a, UniCard b){
return a.Order == b.Order;
}
public static bool operator!=(UniCard a, UniCard b){
return a.Order != b.Order;
}
非常直观，其中static为静态类的修饰符，所谓静态类型，表示在类尚未实例化时就可以调用，所有运算符重载函数都必须是static的。
operator<表示重新定义运算符<，bool类型标识作为运算结果的数据类型。
在这种排名中，肯定是数越小的人地位越高，所以排名第一大于排名第5，从而其Order大的反而小。
在进行了这些运算符重载之后，就可以在Main函数中进行调用了
static void Main(string[] args)
{
UniCard a = new UniCard(15);
UniCard b = new UniCard(25);
if (a > b)
Console.WriteLine($"{a.Color}{a.Name} > {b.Color}{b.Name}");
else
Console.WriteLine($"{a.Color}{a.Name} <= {b.Color}{b.Name}");
}
运行之后，命令行输出为
红桃K > 草花Q
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