.NET Core CSharp初级篇 1-3

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本节内容为面向对象初级教程

类

简介

面向对象是整个C#中最核心最有特色的一个模块了，它很好的诠释了程序与现实世界的联系。

面向对象的三大特征：继承、多态、封装；继承的含义可以理解为集合中的包含关系，例如人类属于动物类的一个分支，这就是一种继承。多态的理解就可以是人的呼吸用肺，鲤鱼使用鳃，这就是一种同种操作对应不同的实现。封装可以理解为一堆零件可以组成一个手机，这个过程就叫做封装。而将电脑显卡等拆下来组装成另一台电脑，则属于类的拆箱装箱。

封装一个类的好处在哪里呢？我举一个例子：
首先，我们考察一个常见的生活实例来进行说明，例如每当发工资的日子小王都来到 ATM 机
前，用工资卡取走一笔钱为女朋友买礼物，从这个很帅的动作，可以得出以下的结论：

• 小王和 ATM 机之间，以银行卡进行交互。要取钱，请交卡。
• 小王并不知道 ATM 机将钱放在什么地方，取款机如何计算钱款，又如何通过银行卡返回小王
  所要数目的钱。对小王来说，ATM 就是一个黑匣子，只能等着取钱；而对银行来说，ATM 机就
  像银行自己的一份子，是安全、可靠、健壮的员工。
• 小王要想取到自己的钱，必须遵守 ATM 机的对外约定。他的任何违反约定的行为都被视为不
  轨，例如欲以砖头砸开取钱，用公交卡冒名取钱，盗卡取钱都将面临法律风险，所以小王只能
  安分守己地过着月光族的日子。
  那么小王和 ATM 机的故事，能给我们什么样的启示？对应上面的 3 条结论，我们的分析如下：
• 小王以工资卡和 ATM 机交互信息，ATM 机的入卡口就是 ATM 机提供的对外接口，砖头是塞不
  进去的，公交卡放进去也没有用。
• ATM 机在内部完成身份验证、余额查询、计算取款等各项服务，具体的操作对用户小王是不
  可见的，对银行来说这种封闭的操作带来了安全性和可靠性保障。
• 小王和 ATM 机之间遵守了银行规定、国家法律这样的协约。这些协约和法律，就挂在 ATM 机旁边的墙上。

具体来说，封装隐藏了类内部的具体实现细节，对外则
提供统一访问接口，来操作内部数据成员。这样实现的好处是实现了 UI 分离，程序员不需要知道
类内部的具体实现，只需按照接口协议进行控制即可。同时对类内部来说，封装保证了类内部成
员的安全性和可靠性。在上例中，ATM 机可以看做封装了各种取款操作的类，取款、验证的操作
对类 ATM 来说，都在内部完成。而 ATM 类还提供了与小王交互的统一接口，并以文档形式——
法律法规，规定了接口的规范与协定来保证服务的正常运行
类属于在堆分布的变量，意味着它的大小是不固定的。可以动态的进行调节。

创建与实例化类

类的创建非常的简单，实例化也非常的简单，创建类就是把一个具体的事物抽象化，实例化就是将抽象化的类给转换成具象化的对象。例如我们定义一个People类，内含若干个变量;

//定义类使用class关键字
class People
{
    public string Name;
    public int Age;
}
//实例化类
People p = new People();

或许你还看不太懂这些，别急，请继续往下看。

修饰符

访问控制修饰符

• public：对访问没有任何限制，属于最高级别的访问权限
• private：私有权限，最低级别的访问，只能在声明的代码段（类）中使用。
• protected：保护权限，只有继承了该类才可以使用。
• internal：仅包含当前程序集使用
• protect internal：同一个程序集的类和其派生的类可以使用

这样说或许过于抽象，我们这样来解释吧，一个程序就类似一个公司，public就好比是董事长、CEO一类的权限，拥有着最高级别的访问；protected你可以理解为部门经理，它的下属就是继承该部门，下属可以访问父类（部门）的资源，但不可以访问其他部门的protected资源，体现为一种纵向的权限控制。Internal类似与考勤部门，无论该部门是否属于考勤部门领导，考勤部门都可以管辖其他部门，体现为一种横向的权限控制。Protected internal则是具有两种属性。

可选修饰符

• static（可用于类内成员）：静态的，表示只被创建一次，属于所有对象公用的变量
• sealed：密封类，禁止类被继承
• abstract：抽象类，要求类被继承，并且不能实例化
• virtual（不能用于类）：表示可以被重写
• readonly（用于字段）：表示该字段只读
• const（用于字段）：表示常量
• extern（用于函数）：表示该函数由外部实现
• async（用于函数）：表示该函数为异步函数

函数

函数也被称为方法，是包含一系列语句的代码块。封装了类的行为，提供了类的对外表现。用于将封装的内部细节以公有方法提供对外接口，从而实现与外部的交互与响应。例如，从上面属性的分析我们可知，实际上对属
性的读写就是通过方法来实现的。因此，对外交互的方法，通常实现为 public。程序通过调用该方法并指定任何所需的方法参数使语句得以执行。 在 C# 中，每个执行的指令均在方法的上下文中执行。

函数的构成由访问控制关键字+修饰符+返回值+函数名称+函数参数+函数体，如果一个类内函数或者其他成员使用了static关键字，则可以不实例化类对其进行调用，因为使用了static标明的成员，属于全体该类对象共有。例如下面这个例子:

class Man
{
    static void GettingOld()
    {
        //life - 1s
    }
    public void Eat()
    {
    }
}
//静态方法可以直接调用
Man.GettingOld();
Man man = new Man();
man.Eat();

函数的使用如下，其中x,y称为形参，x1,y1称为实参，通常对形参的操作并不会影响到实参

public static int Add(int x,int y)
{
    x++;y++;
    return x+y;
}
int x1 =5;
int y1 =6;
Add(x1,y1);
//带有默认参数
public static int Add(int x,int y=4)
{
}
//不定参数
public void Add(params object[] a)
{
}

当然不是所有的方法都被实现为 public，否则类内部的实现岂不是全部暴露在外。必须对对外
的行为与内部操作行为加以区分。因此，通常将在内部的操作全部以 private 方式来实现，而将需要与外部交互的方法实现为 public，这样既保证了对内部数据的隐藏与保护，又实现了类的对外交互。例如在 ATM 类中，对钱的计算、用户验证这些方法涉及银行的关键数据与安全数据的保护问题，必须以 private 方法来实现，以隐藏对用户不透明的操作，而只提供返回钱款这一 public 方法接口即可。在封装原则中，有效地保护内部数据和有效地暴露外部行为一样关键。

函数的重载与重写

重载函数表示使用同一个函数名，通过参数的不同，从而实现使用同一个名称可以选择调用多种函数。例如实现两个数字的相加，传入的有可能是整型参数也有可能是浮点型参数，因此，我们选择使用重载函数去实现。以下是一个重载的例子;

public static int Add(int x,int y)
{
    return x+y;
}
public static double Add(double x,double y)
{
    return x+y;
}
Add(1,2);//调用第一个Add
Add(1.1,2.2);//调用第二个函数

通过调用函数时传入的参数不同，就可以很简单的用不同方法实现。

函数重写则多出现在面向对象的多态性中，这里我不会很详细的讲解，在后面会有一个详细的讲解。重写就可以理解为，人呼吸用肺，大部分鱼类呼吸用鳃，呼吸这个函数就是在两个类中被重写过（即实现方法在不同的类中）。具体的实现我会在后一步进行讲解

需要注意的是，重载需要在参数上有本质的区别，例如个数、类型不同，重写则需要方法可以被重写，使用override关键字表明重写的函数

类中重要的两个函数

构造函数：构造函数是一种特殊的函数，它的签名和类名一致，并且没有返回值。它可以接受任意个参数。当类被实例化的时候，对应的构造函数会被调用。可以说，对象是通过调用类的构造函数进行创建。如果不指定构造函数，C#会自动调用默认的无参构造函数。如果重载了构造函数，并且传入了指定参数，则会调用对应的构造函数。

析构函数：类似与构造函数，但是调用是在GC(垃圾回收器)回收类对象的时候自动调用，通常无需去重写。例如：

class A
{
       //默认无参构造函数
       public A()
       {
       }
       public A(int a)
       {
       } 
       // 析构函数
       ~A()
       {
       }
}
A a = new A(1);//调用第二个构造函数

字段和属性

(此处补充IL代码)

字段：类中具体实现存储数据的变量，你可以理解为各个零件。通常而言，字段不会对外进行开发访问权限。例如：幼儿园读书的小朋友类，里面有一个Age(年龄)字段。假设一个人实例化，我们给年龄赋值上1000。这符合常理吗？显然是不符合的。那么我们就要使用属性进行控制输入的变量。

属性：属性不存储数据，通常定义为 public，表示类的对外成员。属性具有可读、可写属性，通过 get 和 set 访问器来实现其读写控制。但是如果你使用默认的属性实现方法，例如public string a {get;set;}，C#会自动的为你隐式生成一个私有的字段a。属性本质上是作为外部访问字段的一个媒介、桥梁，也称之为接口。通常来说，我们会将字段定义为私有的，将属性定义为公有的，通过属性去返回和设置其中的值。在这里，我们涉及到了两个从未见过的关键字——get，set。

get访问器：get访问器本质上是一个返回值为属性类型的函数，你可以使用dnSpy进行反编译查看。你一般需要在get中返回你需要访问的变量。

set访问器：使用value关键字接受外界传来的参数并且赋值给你的字段，本质上也只是一个函数，当你对属性赋值的时候，就会调用他的set控制块内的代码

class A
{
    private int a;
    public int A 
    {
        get{return a;}
        set
        {
            if(value>5)
            {
                a=value;
            }
        }
    }
    //自动生成一个b字段
    public int B{get;set;}
}

选看 函数参数修饰符

对C#了解的人都知道，实参到形参的传递时存在一个数据备份的过程，因此我们对形参的操作本质上是对备份的变量进行操作，并不会影响到实参的值。但是在C#中，可以对形参进行修饰，使传入的变量按内存地址进行传入，这样就可以实现改变实参的值了。

ref 关键字

ref关键字的要求有以下几点：

• 被调用函数的参数和调用时都必须使用ref标记参数
• 传递到 ref 参数的参数必须初始化,否则程序会报错

例如:

        static void Main(string[] args)
        {
            int a = 10;
            int b = 20;
            Test(ref a,ref b);
            Console.WriteLine("a:{0},b:{1}", a, b);
        }
        static void Test(ref int a, ref int b) 
        {
            a = a+b;  
            b = 6;
        }

out 关键字

out关键字的要求有以下几点：

• 方法定义和调用方法都必须显式使用 out关键字

• out关键字无法将参数值传递到out参数所在的方法中,只能传递参数的引用,所以out参数的参数值初始化必须在其方法内进行,否则程序会报错

        static void Main(string[] args)
        {
            int a=100;
            int b;
            Test(out a, out b);
            Console.WriteLine("a:{0},b:{1}", a, b);
        }
        static void Test(out int a, out int b)
        {
            a = 1+2;
            b = 1;
        }

in关键字

in关键字的要求有：

• 它让形参成为实参的别名，这必须是变量。 换而言之，对形参执行的任何操作都是对实参执行的。
• in 参数无法通过调用的方法进行修改。 out 参数必须由调用的方法进行修改，这些修改在调用上下文中是可观察的，而 ref 参数是可以修改的

int readonlyArgument = 44;
InArgExample(readonlyArgument);
Console.WriteLine(readonlyArgument);     // value is still 44

void InArgExample(in int number)
{
    // Uncomment the following line to see error CS8331
    //number = 19;
}

练习题

• 请试着创建一个圆类（Circular），要求封装圆周率和半径（或直径），并且定义一个含有一个参数的构造函数，传入的是半径（直径）。并写入计算周长和面积的函数。

• 定义一个用户类，要求用户名和密码不可以被访问，只允许设置，并且密码小于6位需要输出相应提示并且不进行赋值要求重新赋值。

Reference

《你必须知到的.NET》

作　　者：WarrenRyan
出　　处：https://www.cnblogs.com/WarrenRyan/
关于作者：热爱数学、热爱机器学习，喜欢弹钢琴的不知名小菜鸡。
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