第五章 类(1)
前一章讨论了数据类型和它们的用法。现在我们转移到C#中至关重要的结构——类。没有了类，就连简单的C#程序都不能编译。这一章假定你知道了一个类的基本组成部分：方法、属性、构造函数和析构函数。 C#在其中增加了索引和事件。
在这一章中，你学到下列有关类的话题。
。 使用构造函数和析构函数
。给类写方法
。给一个类增加属性存取标志
。实现索引
。创建事件并通过代表元为事件关联客户
。应用类、成员和存取修饰符。
5.1 构造函数和析构函数
在你可以访问一个类的方法、属性或任何其它东西之前， 第一条执行的语句是包含有相应类的构造函数。甚至
你自己不写一个构造函数，也会有一个缺省的构造函数提供给你。
class TestClass
{
public TestClass(): base() {} // 由编译器提供
}
一个构造函数总是和它的类名相同，但是，它没有声明返回类型。总之，构造函数总是public的，你可以用它们来
初始化变量。
public TestClass()
{
// 在这给变量
// 初始化代码等等。
}
如果类仅包含静态成员(能以类型调用，而不是以实例调用的成员)，你可以创建一个private的构造函数。
private TestClass() {}
尽管存取修饰符在这一章的后面将要大篇幅地讨论，但是private意味着从类的外面不可能访问该构造函数。所
以，它不能被调用，且没有对象可以自该类定义被实例化。
并不仅限于无参数构造函数——你可以传递初始参数来初始化成员。
public TestClass(string strName, int nAge) { ... }
作为一个C/C++程序员，你可能习惯于给初始化写一个附加的方法，因为在构造函数中没有返回值。当然，尽管在
C#中也没有返回值，但你可以引发一个自制的异常，以从构造函数获得返回值。更多有关异常处理的知识在第七章 "异常
处理"中有讨论。
但是，当你保留引用给宝贵的资源，应该想到写一个方法来解决：一个可以被显式地调用来释放这些资源。问题是
当你可以在析构函数(以类名的前面加"~"的方式命名)中做同样的事情时，为何还要写一个附加的方法.
public ~TestClass()
{
// 清除
}
你应该写一个附加方法的原因是垃圾收集器，它在变量超出范围后并不会立即被调用，而仅当间歇期间或内存条件满
足时才被触发。当你锁住资源的时间长于你所计划的时间时，它就会发生。因此，提供一个显式的释放方式是一个好主
意，它同样能从析构函数中调用。
public void Release()
{
// 释放所有宝贵的资源
}
public ~TestClass()
{
Release();
}
调用析构函数中的释放方法并不是必要的——总之，垃圾收集会留意释放对象。但没有忘记清除是一种良好的习惯。
5.2 方法
既然对象能正确地初始化和结束，所剩下来的就是往类中增加功能。在大多数情况下，功能的主要部分在方法中能得
到实现。你早已见过静态方法的使用，但是，这些是类型(类)的部分，不是实例(对象)。
为了让你迅速入门，我把这些方法的烦琐问题安排为三节：
。方法参数
。改写方法
。方法屏蔽
5.2.1 方法参数
因方法要处理更改数值，你多多少少要传递值给方法，并从方法获得返回值。以下三个部分涉及到由传递值和为调用者
获取返回结果所引起的问题。
。输入参数
。引用参数
。输出参数
5.2.1.1 输入参数
你早已在例子中见过的一个参数就是输入参数。你用一个输入参数通过值传递一个变量给一个方法——方法的变量被调
用者传递进来的值的一个拷贝初始化。清单5.1 示范输入参数的使用。
清单 5.1 通过值传递参数
1: using System;
2:
3: public class SquareSample
4: {
5: public int CalcSquare(int nSideLength)
6: {
7: return nSideLength*nSideLength;
8: }
9: }
10:
11: class SquareApp
12: {
13: public static void Main()
14: {
15: SquareSample sq = new SquareSample();
16: Console.WriteLine(sq.CalcSquare(25).ToString());
17: }
18: }
因为我传递值而不是引用给一个变量，所以当调用方法时(见第16行)，可以使用一个常量表达式(25)。整型结果被传回
给调用者作为返回值，它没有存到中间变量就被立即显示到屏幕上 。
输入参数按C/C++程序员早已习惯的工作方式工作。如果你来自VB，请注意没有能被编译器处理的隐式ByVal或ByRef—
—如果没有设定，参数总是用值传递。
这点似乎与我前面所陈述的有冲突：对于一些变量类型，用值传递实际上意味着用引用传递。迷惑吗? 一点背景知识
也不需要：COM中的东西就是接口，每一个类可以拥有一个或多个接口。一个接口只不过是一组函数指针，它不包含数据。
重复该数组会浪费很多内存资源；所以，仅开始地址被拷贝给方法，它作为调用者，仍然指向接口的相同指针。那就是为
什么对象用值传递一个引用。
5.2.1.2 引用参数
尽管可以利用输入参数和返回值建立很多方法，但你一想到要传递值并原地修改它(也就是在相同的内存位置)，就没
有那么好运了。这里用引用参数就很方便。
void myMethod(ref int nInOut)
因为你传递了一个变量给该方法(不仅仅是它的值)，变量必须被初始化。否则，编译器会报警。清单 5.2 显示如何用
一个引用参数建立一个方法。
清单 5.2 通过引用传递参数
1: // class SquareSample
2: using System;
3:
4: public class SquareSample
5: {
6: public void CalcSquare(ref int nOne4All)
7: {
8: nOne4All *= nOne4All;
9: }
10: }
11:
12: class SquareApp
13: {
14: public static void Main()
15: {
16: SquareSample sq = new SquareSample();
17:
18: int nSquaredRef = 20; // 一定要初始化
19: sq.CalcSquare(ref nSquaredRef);
20: Console.WriteLine(nSquaredRef.ToString());
21: }
22: }
正如所看到的，所有你要做的就是给定义和调用都加上ref限定符。因为变量通过引用传递，你可以用它来计算出结果
并传回该结果。但是，在现实的应用程序中，我强烈建议要用两个变量，一个输入参数和一个引用参数。
5.2.1.3 输出参数
传递参数的第三种选择就是把它设作一个输出参数。正如该名字所暗示，一个输出参数仅用于从方法传递回一个结果。
它和引用参数的另一个区别在于：调用者不必先初始化变量才调用方法。这显示在清单5.3中。
清单 5.3 定义一个输出参数
1: using System;
2:
3: public class SquareSample
4: {
5: public void CalcSquare(int nSideLength, out int nSquared)
6: {
7: nSquared = nSideLength * nSideLength;
8: }
9: }
10:
11: class SquareApp
12: {
13: public static void Main()
14: {
15: SquareSample sq = new SquareSample();
16:
17: int nSquared; // 不必初始化
18: sq.CalcSquare(15, out nSquared);
19: Console.WriteLine(nSquared.ToString());
20: }
21: }
5.2.2 改写方法
面向对象设计的重要原则就是多态性。不要理会高深的理论，多态性意味着：当基类程序员已设计好用于改写的方法
时，在派生类中，你就可以重定义(改写)基类的方法。基类程序员可以用 virtual 关键字设计方法：
virtual void CanBOverridden()
当从基类派生时，所有你要做的就是在新方法中加入override关键字：
override void CanBOverridden()
当改写一个基类的方法时，你必须明白，不能改变方法的访问属性——在这章的后面，你会学到更多关于访问修饰符
的知识。
除了改写基类方法的事实外，还有另一个甚至更重要的改写特性。当把派生类强制转换成基类类型并接着调用虚拟方
法时，被调用的是派生类的方法而不是基类的方法。
((BaseClass)DerivedClassInstance).CanBOverridden();
为了演示虚拟方法的概念，清单 5.4 显示如何创建一个三角形基类，它拥有一个可以被改写的成员方法
（ComputeArea）。
清单 5.4 改写一个基类的方法
1: using System;
2:
3: class Triangle
4: {
5: public virtual double ComputeArea(int a, int b, int c)
6: {
7: // Heronian formula
8: double s = (a + b + c) / 2.0;
9: double dArea = Math.Sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));
10: return dArea;
11: }
12: }
13:
14: class RightAngledTriangle:Triangle
15: {
16: public override double ComputeArea(int a, int b, int c)
17: {
18: double dArea = a*b/2.0;
19: return dArea;
20: }
21: }
22:
23: class TriangleTestApp
24: {
25: public static void Main()
26: {
27: Triangle tri = new Triangle();
28: Console.WriteLine(tri.ComputeArea(2, 5, 6));
29:
30: RightAngledTriangle rat = new RightAngledTriangle();
31: Console.WriteLine(rat.ComputeArea(3, 4, 5));
32: }
33: }
基类Triangle定义了方法ComputeArea。它采用三个参数，返回一个double结果，且具有公共访问性。从Triangle类派
生出的是RightAngledTriangle，它改写了ComputeArea 方法，并实现了自己的面积计算公式。两个类都被实例化，且在命
名为TriangleTestApp的应用类的Main() 方法中得到验证。
我漏了解释第14行：
class RightAngledTriangle : Triangle
在类语句中冒号（：）表示RightAngledTriangle从类 Triangle派生。那就是你所必须要做的，以让C#知道你想把
Triangle当作RightAngledTriangle的基类。
当仔细观察直角三角形的ComputeArea方法时，你会发现第3个参数并没有用于计算。但是，利用该参数就可以验证是
否是“直角”。如清单5.5所示。
清单 5.5 调用基类实现
1: class RightAngledTriangle:Triangle
2: {
3: public override double ComputeArea(int a, int b, int c)
4: {
5: const double dEpsilon = 0.0001;
6: double dArea = 0;
7: if (Math.Abs((a*a + b*b - c*c)) > dEpsilon)
8: {
9: dArea = base.ComputeArea(a,b,c);
10: }
11: else
12: {
13: dArea = a*b/2.0;
14: }
15:
16: return dArea;
17: }
18: }
该检测简单地利用了毕达哥拉斯公式，对于直角三角形，检测结果必须为0。如果结果不为0，类就调用它基类的
ComputeArea来实现。
dArea = base.ComputeArea(a,b,c);
例子的要点为：通过显式地利用基类的资格检查，你就能轻而易举地调用基类实现改写方法。
当你需要实现其在基类中的功能，而不愿意在改写方法中重复它时，这就非常有帮助。
5.2.3 方法屏蔽
重定义方法的一个不同手段就是要屏蔽基类的方法。当从别人提供的类派生类时，这个功能特别有价值。看清单
5.6，假设BaseClass由其他人所写，而你从它派生出 DerivedClass 。
清单 5.6 Derived Class 实现一个没有包含于 Base Class中的方法
1: using System;
2:
3: class BaseClass
4: {
5: }
6:
7: class DerivedClass:BaseClass
8: {
9: public void TestMethod()
10: {
11: Console.WriteLine("DerivedClass::TestMethod");
12: }
13: }
14:
15: class TestApp
16: {
17: public static void Main()
18: {
19: DerivedClass test = new DerivedClass();
20: test.TestMethod();
21: }
22: }
在这个例子中， DerivedClass 通过TestMethod()实现了一个额外的功能。但是，如果基类的开发者认为把
TestMethod()放在基类中是个好主意，并使用相同的名字实现它时，会出现什么问题呢？（见清单5.7）
清单 5.7 Base Class 实现和 Derived Class相同的方法
1: class BaseClass
2: {
3: public void TestMethod()
4: {
5: Console.WriteLine("BaseClass::TestMethod");
6: }
7: }
8:
9: class DerivedClass:BaseClass
10: {
11: public void TestMethod()
12: {
13: Console.WriteLine("DerivedClass::TestMethod");
14: }
15: }
在优秀的编程语言中，你现在会遇到一个真正的大麻烦。但是，C#会给你提出警告：
hiding2.cs(13,14): warning CS0114: 'DerivedClass.TestMethod()' hides inherited member 'BaseClass.TestMethod
()'. To make the current method override that implementation, add the override keyword. Otherwise add the
new keyword.
（hiding2.cs(13,14):警告 CS0114:'DerivedClass.TestMethod()' 屏蔽了所继承的成员'BaseClass.TestMethod()'。要
想使当前方法改写原来的实现，加上 override关键字。否则加上新的关键字。）
具有了修饰符new，你就可以告诉编译器，不必重写派生类或改变使用到派生类的代码，你的方法就能屏蔽新加入的基类方
法。清单5.8 显示如何在例子中运用new修饰符。
清单 5.8 屏蔽基类方法
1: class BaseClass
2: {
3: public void TestMethod()
4: {
5: Console.WriteLine("BaseClass::TestMethod");
6: }
7: }
8:
9: class DerivedClass:BaseClass
10: {
11: new public void TestMethod()
12: {
13: Console.WriteLine("DerivedClass::TestMethod");
14: }
15: }
使用了附加的new修饰符，编译器就知道你重定义了基类的方法，它应该屏蔽基类方法。但是，如果你按以下方式编写：
DerivedClass test = new DerivedClass();
((BaseClass)test).TestMethod();
基类方法的实现就被调用了。这种行为不同于改写方法，后者保证大部分派生方法获得调用。