C#基础-9-类与函数

[luobo (大白萝卜)]

前文：

• C#基础-1-标识符与数据类型
• C#基础-2-类型转换、变量与常量
• C#基础-3-运算符与判断
• C#基础-4-循环与封装
• C#基础-5-方法与可空类型
• C#基础-6-数组和Array类
• C#基础-7-字符串与String类
• C#基础-8-结构体与枚举

当定义一个类时，即就是定义了一个数据类型的蓝图。这实际上并没有定义任何的数据，但它定义了类的名称意味着什么，也就是说，类的对象由什么组成及在这个对象上可执行什么操作。对象是类的实例。构成类的 方法 和 变量 称为类的 成员。

定义

类的定义是以关键字 class 开始，后跟类的名称。类的主体，包含在一对花括号内。下面是类定义的一般形式：

<access specifier> class  class_name 
{
    // member variables
    <access specifier> <data type> variable1;
    <access specifier> <data type> variable2;
    ...
    <access specifier> <data type> variableN;
    // member methods
    <access specifier> <return type> method1(parameter_list) 
    {
        // method body 
    }
    <access specifier> <return type> method2(parameter_list) 
    {
        // method body 
    }
    ...
    <access specifier> <return type> methodN(parameter_list) 
    {
        // method body 
    }
}

• 访问标识符 <access specifier> 指定了对类及其成员的访问规则。如果没有指定，则使用默认的访问标识符。类的默认访问标识符是 internal，成员的默认访问标识符是 private。
• 数据类型 <data type> 指定了变量的类型，返回类型 <return type> 指定了返回的方法返回的数据类型。
• 如果要访问类的成员，你要使用点（ . ）运算符。
• 点运算符链接了对象的名称和成员的名称。

实例：

using System;
namespace BoxApplication
{
    class Box
    {
       public double length;   // 长度
       public double breadth;  // 宽度
       public double height;   // 高度
    }
    class Boxtester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Box Box1 = new Box();        // 声明 Box1，类型为 Box
            Box Box2 = new Box();        // 声明 Box2，类型为 Box
            double volume = 0.0;         // 体积

            // Box1 详述
            Box1.height = 5.0;
            Box1.length = 6.0;
            Box1.breadth = 7.0;

            // Box2 详述
            Box2.height = 10.0;
            Box2.length = 12.0;
            Box2.breadth = 13.0;
           
            // Box1 的体积
            volume = Box1.height * Box1.length * Box1.breadth;
            Console.WriteLine($"Box1 的体积：{volume}");

            // Box2 的体积
            volume = Box2.height * Box2.length * Box2.breadth;
            Console.WriteLine($"Box2 的体积： {volume}");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

输出：

Box1 的体积： 210
Box2 的体积： 1560

成员函数和封装

封装可以参考： C#基础-4-循环与封装

类的成员函数是一个在类定义中有它的定义或原型的函数，就像其他变量一样。作为类的一个成员，它能在类的任何对象上操作，且能访问该对象的类的所有成员。

成员变量是对象的属性（从设计角度），且它们保持私有来实现封装。这些变量只能使用公共成员函数来访问。

使用上面的概念来设置和获取一个类中不同的类成员的值：

using System;
namespace BoxApplication
{
    class Box
    {
       private double length;   // 长度
       private double breadth;  // 宽度
       private double height;   // 高度
       public void SetLength( double len )
       {
            length = len;
       }

       public void SetBreadth( double bre )
       {
            breadth = bre;
       }

       public void SetHeight( double hei )
       {
            height = hei;
       }
       public double GetVolume()
       {
           return length * breadth * height;
       }
    }
    class Boxtester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Box Box1 = new Box();        // 声明 Box1，类型为 Box
            Box Box2 = new Box();        // 声明 Box2，类型为 Box
            double volume;               // 体积


            // Box1 详述
            Box1.SetLength(6.0);
            Box1.SetBreadth(7.0);
            Box1.SetHeight(5.0);

            // Box2 详述
            Box2.SetLength(12.0);
            Box2.SetBreadth(13.0);
            Box2.SetHeight(10.0);
       
            // Box1 的体积
            volume = Box1.GetVolume();
            Console.WriteLine($"Box1 的体积：{volume}");

            // Box2 的体积
            volume = Box2.GetVolume();
            Console.WriteLine($"Box2 的体积：{volume}");
           
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

输出：

Box1 的体积： 210
Box2 的体积： 1560

构造函数

详见： C#中和类同名的构造函数

类的构造函数是类的一个特殊的成员函数，当创建类的新对象时执行。构造函数的名称与类的名称完全相同，它没有任何返回类型。

实例：

using System;
namespace LineApplication
{
   class Line
   {
      private double length;   // 线条的长度
      public Line()
      {
         Console.WriteLine("对象已创建");
      }

      public void SetLength( double len )
      {
         length = len;
      }
      public double GetLength()
      {
         return length;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         Line line = new Line(); // 这里会调用构造函数
         // 设置线条长度
         line.SetLength(6.0);
         Console.WriteLine($"线条的长度： {line.GetLength()}");
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

输出：

对象已创建
线条的长度： 6

默认的构造函数没有任何参数。但是如果需要一个带有参数的构造函数可以有参数，这种构造函数叫做 参数化构造函数。这种技术可以帮助你在创建对象的同时给对象赋初始值，具体请看下面实例：

using System;
namespace LineApplication
{
   class Line
   {
      private double length;   // 线条的长度
      public Line(double len)  // 参数化构造函数
      {
         Console.WriteLine($"对象已创建，length = {len}");
         length = len;
      }

      public void SetLength( double len )
      {
         length = len;
      }
      public double GetLength()
      {
         return length;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         Line line = new Line(10.0); // 这里会调用构造函数
         Console.WriteLine($"线条的长度： {line.GetLength()}"); 
         // 设置线条长度
         line.SetLength(6.0);
         Console.WriteLine($"线条的长度： {line.GetLength()}"); 
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

输出：

对象已创建，length = 10
线条的长度： 10
线条的长度： 6

析构函数

详见： C#中的析构函数

类的 析构函数 是类的一个特殊的成员函数，当类的对象超出范围时执行。析构函数的名称是在类的名称前加上一个波浪形（ ~ ）作为前缀，它不返回值，也不带任何参数。

析构函数用于在结束程序（比如关闭文件、释放内存等）之前释放资源。析构函数不能继承或重载。

using System;
namespace LineApplication
{
   class Line
   {
      private double length;   // 线条的长度
      public Line()  // 构造函数
      {
         Console.WriteLine("对象已创建");
      }
      ~Line() //析构函数
      {
         Console.WriteLine("对象已删除");
      }

      public void SetLength( double len )
      {
         length = len;
      }
      public double GetLength()
      {
         return length;
      }

      static void Main(string[] args)
      {
         Line line = new Line(); // 这里会调用构造函数
         // 设置线条长度
         line.SetLength(6.0);
         Console.WriteLine($"线条的长度： {line.GetLength()}");
         // 程序结束，调用析构函数       
      }
   }
}

输出：

对象已创建
线条的长度： 6
对象已删除

静态成员

可以使用 static 关键字把类成员定义为静态的，当声明一个类成员为静态时，意味着无论有多少个类的对象被创建，只会有一个该静态成员的副本。

关键字 static 意味着类中只有一个该成员的实例，静态变量用于定义常量，因为它们的值可以通过 直接调用类 而 不需要创建类的实例 来获取。静态变量可在成员函数或类的定义外部进行初始化，可以在类的定义内部初始化静态变量。

using System;
namespace StaticVarApplication
{
    class StaticVar
    {
        public static int num;
        public void Count()
        {
            num++;
        }
        public int GetNum()
        {
            return num;
        }
    }
    class StaticTester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StaticVar s1 = new StaticVar();
            StaticVar s2 = new StaticVar();
            s1.Count();
            s1.Count();
            s1.Count();
            // 当 Num 为非静态时，即使 s1 的 num 这里已经是 3 了，下面 s2 的 num 也是会从 0 开始
            // 当 Num 为静态时，则这里的 s1 将 num 计算到 3，不会重新初始化，s2 则会继续读取 3 开始计算，最后 s1 和 s2 的输出值为 num 的最终值
            s2.Count();
            s2.Count();
            s2.Count();         
            Console.WriteLine($"s1 的变量 num： {s1.GetNum()}");
            Console.WriteLine($"s2 的变量 num： {s2.GetNum()}");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

输出：

s1 的变量 num： 6
s2 的变量 num： 6

如果更改 num 的类型，不是静态：

public int num;

那么输出为：

也可以把一个成员函数声明为 static ，这样的函数只能访问静态变量。静态函数在对象被创建之前就已经存在，示例静态函数的用法：

using System;
namespace StaticVarApplication
{
    class StaticVar
    {
        public static int num;
        public void Count()
        {
            num++;
        }
        public static int GetNum()
        {
            return num;
        }
    }
    class StaticTester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StaticVar s = new StaticVar();
            s.Count();
            s.Count();
            s.Count();
            Console.WriteLine($"变量 num： {StaticVar.GetNum()}");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

输出：

变量 num： 3

如果 num 不是 static 类型，那么 StaticVar.GetNum() 只会返回 0，因为获取的是静态类中的 num ，而不是执行了 num++ 实例 s 中的 num 。

那么想要非静态，也能输出的话，唯一的区别就是直接访问实例的结果：

using System;

namespace StaticVarApplication
{
    class StaticVar
    {
        public int num; // 移除 static
        public void Count()
        {
            num++;
        }
        public int GetNum() // 移除 static
        {
            return num;
        }
    }

    class StaticTester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StaticVar s = new StaticVar();
            s.Count();
            s.Count();
            s.Count();
            Console.WriteLine($"变量 num： {s.GetNum()}"); // 通过实例调用
            Console.ReadKey();
        }
    }
}