.NET Core CSharp初級篇 1-3
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本節內容為物件導向初級教程
類
簡介
物件導向是整個C#中最核心最有特色的一個模組了，它很好的詮釋了程式與現實世界的聯絡。
物件導向的三大特徵：繼承、多型、封裝；繼承的含義可以理解為集合中的包含關係，例如人類屬於動物類的一個分支，這就是一種繼承。多型的理解就可以是人的呼吸用肺，鯉魚使用鰓，這就是一種同種操作對應不同的實現。封裝可以理解為一堆零件可以組成一個手機，這個過程就叫做封裝。而將電腦顯示卡等拆下來組裝成另一臺電腦，則屬於類的拆箱裝箱。
封裝一個類的好處在哪裡呢？我舉一個例子：
首先，我們考察一個常見的生活例項來進行說明，例如每當發工資的日子小王都來到 ATM 機
前，用工資卡取走一筆錢為女朋友買禮物，從這個很帥的動作，可以得出以下的結論：
- 小王和 ATM 機之間，以銀行卡進行互動。要取錢，請交卡。
- 小王並不知道 ATM 機將錢放在什麼地方，取款機如何計算錢款，又如何透過銀行卡返回小王
所要數目的錢。對小王來說，ATM 就是一個黑匣子，只能等著取錢；而對銀行來說，ATM 機就
像銀行自己的一份子，是安全、可靠、健壯的員工。 - 小王要想取到自己的錢，必須遵守 ATM 機的對外約定。他的任何違反約定的行為都被視為不
軌，例如欲以磚頭砸開取錢，用公交卡冒名取錢，盜卡取錢都將面臨法律風險，所以小王只能
安分守己地過著月光族的日子。
那麼小王和 ATM 機的故事，能給我們什麼樣的啟示？對應上面的 3 條結論，我們的分析如下： - 小王以工資卡和 ATM 機互動資訊，ATM 機的入卡口就是 ATM 機提供的對外介面，磚頭是塞不
進去的，公交卡放進去也沒有用。 - ATM 機在內部完成身份驗證、餘額查詢、計算取款等各項服務，具體的操作對使用者小王是不
可見的，對銀行來說這種封閉的操作帶來了安全性和可靠性保障。 - 小王和 ATM 機之間遵守了銀行規定、國家法律這樣的協約。這些協約和法律，就掛在 ATM 機旁邊的牆上。
具體來說，封裝隱藏了類內部的具體實現細節，對外則
提供統一訪問介面，來操作內部資料成員。這樣實現的好處是實現了 UI 分離，程式設計師不需要知道
類內部的具體實現，只需按照介面協議進行控制即可。同時對類內部來說，封裝保證了類內部成
員的安全性和可靠性。在上例中，ATM 機可以看做封裝了各種取款操作的類，取款、驗證的操作
對類 ATM 來說，都在內部完成。而 ATM 類還提供了與小王互動的統一介面，並以文件形式——
法律法規，規定了介面的規範與協定來保證服務的正常執行
類屬於在堆分佈的變數，意味著它的大小是不固定的。可以動態的進行調節。
建立與例項化類
類的建立非常的簡單，例項化也非常的簡單，建立類就是把一個具體的事物抽象化，例項化就是將抽象化的類給轉換成具象化的物件。例如我們定義一個People類，內含若干個變數;
//定義類使用class關鍵字
class People
{
public string Name;
public int Age;
}
//例項化類
People p = new People();
或許你還看不太懂這些，別急，請繼續往下看。
修飾符
訪問控制修飾符
- public：對訪問沒有任何限制，屬於最高階別的訪問許可權
- private：私有許可權，最低階別的訪問，只能在宣告的程式碼段（類）中使用。
- protected：保護許可權，只有繼承了該類才可以使用。
- internal：僅包含當前程式集使用
- protect internal：同一個程式集的類和其派生的類可以使用
這樣說或許過於抽象，我們這樣來解釋吧，一個程式就類似一個公司，public就好比是董事長、CEO一類的許可權，擁有著最高階別的訪問；protected你可以理解為部門經理，它的下屬就是繼承該部門，下屬可以訪問父類（部門）的資源，但不可以訪問其他部門的protected資源，體現為一種縱向的許可權控制。Internal類似與考勤部門，無論該部門是否屬於考勤部門領導，考勤部門都可以管轄其他部門，體現為一種橫向的許可權控制。Protected internal則是具有兩種屬性。
可選修飾符
- static（可用於類內成員）：靜態的，表示只被建立一次，屬於所有物件公用的變數
- sealed：密封類，禁止類被繼承
- abstract：抽象類，要求類被繼承，並且不能例項化
- virtual（不能用於類）：表示可以被重寫
- readonly（用於欄位）：表示該欄位只讀
- const（用於欄位）：表示常量
- extern（用於函式）：表示該函式由外部實現
- async（用於函式）：表示該函式為非同步函式
函式
函式也被稱為方法，是包含一系列語句的程式碼塊。封裝了類的行為，提供了類的對外表現。用於將封裝的內部細節以公有方法提供對外介面，從而實現與外部的互動與響應。例如，從上面屬性的分析我們可知，實際上對屬
性的讀寫就是透過方法來實現的。因此，對外互動的方法，通常實現為 public。程式透過呼叫該方法並指定任何所需的方法引數使語句得以執行。 在 C# 中，每個執行的指令均在方法的上下文中執行。
函式的構成由訪問控制關鍵字+修飾符+返回值+函式名稱+函式引數+函式體，如果一個類內函式或者其他成員使用了static關鍵字，則可以不例項化類對其進行呼叫，因為使用了static標明的成員，屬於全體該類物件共有。例如下面這個例子:
class Man
{
static void GettingOld()
{
//life - 1s
}
public void Eat()
{
}
}
//靜態方法可以直接呼叫
Man.GettingOld();
Man man = new Man();
man.Eat();
函式的使用如下，其中x,y稱為形參，x1,y1稱為實參，通常對形參的操作並不會影響到實參
public static int Add(int x,int y)
{
x++;y++;
return x+y;
}
int x1 =5;
int y1 =6;
Add(x1,y1);
//帶有預設引數
public static int Add(int x,int y=4)
{
}
//不定引數
public void Add(params object[] a)
{
}
當然不是所有的方法都被實現為 public，否則類內部的實現豈不是全部暴露在外。必須對對外
的行為與內部操作行為加以區分。因此，通常將在內部的操作全部以 private 方式來實現，而將需要與外部互動的方法實現為 public，這樣既保證了對內部資料的隱藏與保護，又實現了類的對外互動。例如在 ATM 類中，對錢的計算、使用者驗證這些方法涉及銀行的關鍵資料與安全資料的保護問題，必須以 private 方法來實現，以隱藏對使用者不透明的操作，而只提供返回錢款這一 public 方法介面即可。在封裝原則中，有效地保護內部資料和有效地暴露外部行為一樣關鍵。
函式的過載與重寫
過載函式表示使用同一個函式名，透過引數的不同，從而實現使用同一個名稱可以選擇呼叫多種函式。例如實現兩個數字的相加，傳入的有可能是整型引數也有可能是浮點型引數，因此，我們選擇使用過載函式去實現。以下是一個過載的例子;
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);//呼叫第一個Add
Add(1.1,2.2);//呼叫第二個函式
透過呼叫函式時傳入的引數不同，就可以很簡單的用不同方法實現。
函式重寫則多出現在物件導向的多型性中，這裡我不會很詳細的講解，在後面會有一個詳細的講解。重寫就可以理解為，人呼吸用肺，大部分魚類呼吸用鰓，呼吸這個函式就是在兩個類中被重寫過（即實現方法在不同的類中）。具體的實現我會在後一步進行講解
需要注意的是，過載需要在引數上有本質的區別，例如個數、型別不同，重寫則需要方法可以被重寫，使用override關鍵字表明重寫的函式
類中重要的兩個函式
建構函式：建構函式是一種特殊的函式，它的簽名和類名一致，並且沒有返回值。它可以接受任意個引數。當類被例項化的時候，對應的建構函式會被呼叫。可以說，物件是透過呼叫類的建構函式進行建立。如果不指定建構函式，C#會自動呼叫預設的無參建構函式。如果過載了建構函式，並且傳入了指定引數，則會呼叫對應的建構函式。
解構函式：類似與建構函式，但是呼叫是在GC(垃圾回收器)回收類物件的時候自動呼叫，通常無需去重寫。例如：
class A
{
//預設無參建構函式
public A()
{
}
public A(int a)
{
}
// 解構函式
~A()
{
}
}
A a = new A(1);//呼叫第二個建構函式
欄位和屬性
(此處補充IL程式碼)
欄位：類中具體實現儲存資料的變數，你可以理解為各個零件。通常而言，欄位不會對外進行開發訪問許可權。例如：幼兒園讀書的小朋友類，裡面有一個Age(年齡)欄位。假設一個人例項化，我們給年齡賦值上1000。這符合常理嗎？顯然是不符合的。那麼我們就要使用屬性進行控制輸入的變數。
屬性：屬性不儲存資料，通常定義為 public，表示類的對外成員。屬性具有可讀、可寫屬性，透過 get 和 set 訪問器來實現其讀寫控制。但是如果你使用預設的屬性實現方法，例如public string a {get;set;}，C#會自動的為你隱式生成一個私有的欄位a。屬性本質上是作為外部訪問欄位的一個媒介、橋樑，也稱之為介面。通常來說，我們會將欄位定義為私有的，將屬性定義為公有的，透過屬性去返回和設定其中的值。在這裡，我們涉及到了兩個從未見過的關鍵字——get，set。
get訪問器：get訪問器本質上是一個返回值為屬性型別的函式，你可以使用dnSpy進行反編譯檢視。你一般需要在get中返回你需要訪問的變數。
set訪問器：使用value關鍵字接受外界傳來的引數並且賦值給你的欄位，本質上也只是一個函式，當你對屬性賦值的時候，就會呼叫他的set控制塊內的程式碼
class A
{
private int a;
public int A
{
get{return a;}
set
{
if(value>5)
{
a=value;
}
}
}
//自動生成一個b欄位
public int B{get;set;}
}
選看 函式引數修飾符
對C#瞭解的人都知道，實參到形參的傳遞時存在一個資料備份的過程，因此我們對形參的操作本質上是對備份的變數進行操作，並不會影響到實參的值。但是在C#中，可以對形參進行修飾，使傳入的變數按記憶體地址進行傳入，這樣就可以實現改變實參的值了。
ref 關鍵字
ref關鍵字的要求有以下幾點：
- 被呼叫函式的引數和呼叫時都必須使用ref標記引數
- 傳遞到 ref 引數的引數必須初始化,否則程式會報錯
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 關鍵字
out關鍵字的要求有以下幾點：
-
方法定義和呼叫方法都必須顯式使用 out關鍵字
-
out關鍵字無法將引數值傳遞到out引數所在的方法中,只能傳遞引數的引用,所以out引數的引數值初始化必須在其方法內進行,否則程式會報錯
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關鍵字
in關鍵字的要求有：
- 它讓形參成為實參的別名，這必須是變數。 換而言之，對形參執行的任何操作都是對實參執行的。
- in 引數無法透過呼叫的方法進行修改。 out 引數必須由呼叫的方法進行修改，這些修改在呼叫上下文中是可觀察的，而 ref 引數是可以修改的
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;
}
練習題
-
請試著建立一個圓類（Circular），要求封裝圓周率和半徑（或直徑），並且定義一個含有一個引數的建構函式，傳入的是半徑（直徑）。並寫入計算周長和麵積的函式。
-
定義一個使用者類，要求使用者名稱和密碼不可以被訪問，只允許設定，並且密碼小於6位需要輸出相應提示並且不進行賦值要求重新賦值。
Reference
《你必須知到的.NET》
作 者：WarrenRyan
出 處：https://www.cnblogs.com/WarrenRyan/
關於作者：熱愛數學、熱愛機器學習，喜歡彈鋼琴的不知名小菜雞。
版權宣告：本文版權歸作者所有，歡迎轉載，但未經作者同意必須保留此段宣告，且在文章頁面明顯位置給出原文連結。若需商用，則必須聯絡作者獲得授權。
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