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C#中类‌的核心定义

article 2025/3/15 10:05:18

‌C# 类‌是面向对象编程（OOP）中的核心概念之一，用于定义对象的模板或蓝图，包含数据成员（字段、属性）和函数成员（方法、事件等）。类提供了封装机制，将数据和操作数据的方法组合在一起，隐藏内部实现细节，只对外提供有限的接口，从而提高代码的可维护性和安全性。‌

1. 类的本质‌

引用类型‌：对象存储在堆（Heap）中，变量持有对象引用。
‌面向对象三大特性‌：
‌封装‌：通过访问修饰符（public/private/protected）控制成员可见性。
‌继承‌：单继承（class Derived : Base），支持多层继承。
‌多态‌：通过虚方法（virtual）、抽象方法（abstract）和重写（override）实现。

2. 类的基本结构‌

[访问修饰符] class 类名 [: 基类] [, 接口1, 接口2...]
{
    // 成员定义
    private string _field;          // 字段
    public string Property { get; set; } // 属性
    public void Method() { }        // 方法
    public 类名() { }               // 构造函数
    ~类名() { }                     // 析构函数（极少使用）
}

‌3. 核心成员类型‌

成员类型	说明	示例
‌字段‌	存储数据的变量，通常设为	private private int _id;
‌属性‌	封装字段，控制读写逻辑	public string Name { get; private set; }
‌方法‌	定义对象行为	public void Save() { … }
‌构造函数‌	初始化对象，支持重载	public Person(string name) { … }
‌事件‌	用于发布-订阅模式	public event EventHandler OnClick;
‌索引器‌	使对象支持类似数组的访问	public int this[int i] { get; set; }

‌4. 关键特性‌

‌静态成员‌：类级别共享，通过 static 关键字定义。

public static int Count;  // 静态字段
public static void Log() { } // 静态方法

‌抽象类‌：用 abstract 修饰，不能实例化，用于定义通用逻辑。

public abstract class Shape { public abstract double Area(); }

‌密封类‌：用 sealed 修饰，禁止继承。

public sealed class StringUtils { }

‌分部类‌：用 partial 拆分类到多个文件。

// File1.cs
public partial class Data { } 
// File2.cs
public partial class Data { }

‌5. 类 vs 结构体（Struct）‌

‌特性‌	‌类（Class）‌	‌结构体（Struct）‌
‌内存分配‌	堆内存	栈内存（通常）
‌赋值行为‌	复制引用（修改副本影响原对象）	复制值（副本独立）
‌继承‌	支持	不支持
‌默认构造器‌	有无参构造器	C# 10 前不能显式定义无参构造器
‌适用场景‌	复杂对象、需继承或引用语义	小型数据（如坐标点、颜色值）

‌6. 最佳实践‌

封装数据‌：字段设为 private，通过属性暴露必要访问。
避免过深继承‌：优先使用组合而非继承。
不可变设计‌：对线程安全的数据使用 readonly 字段。

public class ImmutablePoint
{
    public readonly int X;
    public readonly int Y;
    public ImmutablePoint(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
}

资源释放‌：实现 IDisposable 接口管理非托管资源，而非依赖析构函数。

public class FileReader : IDisposable
{
    private Stream _stream;
    public void Dispose() => _stream?.Close();
}

‌7. 典型类示例‌

public class BankAccount
{
    // 字段
    private decimal _balance;
    private readonly string _owner;

    // 属性
    public decimal Balance => _balance; // 只读属性

    // 构造函数
    public BankAccount(string owner, decimal initialBalance)
    {
        _owner = owner;
        _balance = initialBalance;
    }

    // 方法
    public void Deposit(decimal amount)
    {
        if (amount <= 0)
            throw new ArgumentException("Deposit amount must be positive");
        _balance += amount;
    }

    // 重写 ToString
    public override string ToString() => $"{_owner}'s account: {_balance:C}";
}
// 使用
var account = new BankAccount("Alice", 1000);
account.Deposit(500);
Console.WriteLine(account); // 输出: Alice's account: $1,500.00