WPF 与 C# 融合开发：从基础到高级应用（一）

WPF 与 C# 融合开发：从基础到高级应用

一、C# 语言基础回顾

1.1 C# 语言概述

C# 是微软开发的一种现代、面向对象的编程语言，它融合了 C、C++ 和 Java 等语言的优点，具有简洁、安全、高效等特点。C# 广泛应用于 Windows 平台的应用开发，是开发 WPF 应用程序的首选语言。

1.2 数据类型与变量

1.2.1 值类型

值类型直接存储数据的值，在栈上分配内存。常见的值类型包括整数类型（如 sbyte、ushort、uint、ulong 等）、浮点类型（decimal 常用于财务计算，具有高精度）、布尔类型和字符类型。例如：

decimal price = 123.45m;
bool isMember = false;

1.2.2 引用类型

引用类型存储的是数据的引用，在堆上分配内存。类、接口、数组、委托和字符串都是引用类型。例如：

string message = "Hello, C#!";
int[] numbers = new int[5];

1.2.3 变量声明与作用域

变量在使用前必须声明，并且具有一定的作用域。作用域决定了变量的可见性和生命周期。例如：

{
    int localVariable = 10; // 局部变量，作用域在大括号内
}
// 这里无法访问 localVariable

1.3 控制结构

1.3.1 条件语句

除了常见的 if - else 和 switch 语句，C# 还支持三元运算符 ?:，用于简洁地表达简单的条件判断。例如：

int age = 20;
string status = age >= 18 ? "成年人" : "未成年人";

1.3.2 循环语句

C# 提供了 for、while、do - while 和 foreach 循环。foreach 循环常用于遍历数组或集合。例如：

string[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie" };
foreach (string name in names)
{
    Console.WriteLine(name);
}

1.4 方法和类

1.4.1 方法定义和调用

方法是具有特定功能的代码块，可以接受参数并返回值。方法可以重载，即方法名相同但参数列表不同。例如：

class Calculator
{
    public int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

    public double Add(double a, double b)
    {
        return a + b;
    }
}

1.4.2 类的封装和继承

类是对象的蓝图，封装了数据和行为。继承允许一个类继承另一个类的属性和方法，提高代码的复用性。例如：

class Animal
{
    public void Eat()
    {
        Console.WriteLine("动物吃东西");
    }
}

class Cat : Animal
{
    public void Meow()
    {
        Console.WriteLine("猫叫");
    }
}

1.5 异常处理

C# 提供了 try - catch - finally 语句来处理异常。try 块中放置可能会抛出异常的代码，catch 块用于捕获和处理异常，finally 块无论是否发生异常都会执行。例如：

try
{
    int result = 10 / 0;
}
catch (DivideByZeroException ex)
{
    Console.WriteLine("除数不能为零：" + ex.Message);
}
finally
{
    Console.WriteLine("无论是否异常，此代码都会执行");
}

二、WPF 基础架构

2.1 WPF 概述

WPF 是微软为 Windows 平台开发的新一代用户界面框架，它引入了 DirectX 图形渲染引擎，支持硬件加速，能够创建出高质量的 2D 和 3D 图形界面。WPF 使用 XAML 来描述用户界面，实现了界面设计和代码逻辑的分离。

2.2 XAML 基础

2.2.1 XAML 语法规则

XAML 是一种基于 XML 的标记语言，遵循 XML 的语法规则。标签用于表示控件和元素，属性用于设置控件的特性。例如：

<Button Content="点击我" Width="100" Height="30"/>

2.2.2 命名空间的使用

在 XAML 中，命名空间用于引用不同的程序集和类型。常见的命名空间包括 http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation 和 http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml。例如：

<Window xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="My Window" Height="350" Width="525">
    <!-- 窗口内容 -->
</Window>

2.3 布局控件

2.3.1 Grid 布局

Grid 布局将界面划分为行和列的网格，控件可以放置在指定的单元格中。可以通过 RowDefinitions 和 ColumnDefinitions 来定义行和列的大小。例如：

<Grid>
    <Grid.RowDefinitions>
        <RowDefinition Height="Auto"/>
        <RowDefinition Height="*"/>
    </Grid.RowDefinitions>
    <Grid.ColumnDefinitions>
        <ColumnDefinition Width="100"/>
        <ColumnDefinition Width="*"/>
    </Grid.ColumnDefinitions>
    <Label Content="用户名：" Grid.Row="0" Grid.Column="0"/>
    <TextBox Grid.Row="0" Grid.Column="1"/>
</Grid>

2.3.2 StackPanel 布局

StackPanel 布局按顺序排列子控件，可以是水平排列或垂直排列。通过 Orientation 属性来指定排列方向。例如：

<StackPanel Orientation="Horizontal">
    <Button Content="按钮1"/>
    <Button Content="按钮2"/>
</StackPanel>

2.3.3 WrapPanel 布局

WrapPanel 布局当子控件超出其宽度或高度时，会自动换行或换列排列。例如：

<WrapPanel>
    <Button Content="按钮1"/>
    <Button Content="按钮2"/>
    <Button Content="按钮3"/>
</WrapPanel>

2.4 控件基础

2.4.1 常见控件介绍

WPF 提供了丰富的控件，如 Button、TextBox、Label、ListBox、ComboBox 等。每个控件都有其特定的用途和属性。例如：

<StackPanel>
    <Label Content="请输入文本："/>
    <TextBox Name="inputTextBox"/>
    <Button Content="提交" Click="Button_Click"/>
</StackPanel>

2.4.2 控件事件处理

控件的事件可以在 XAML 中指定事件处理方法，也可以在代码中动态注册。例如，处理按钮的 Click 事件：

private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    string input = inputTextBox.Text;
    MessageBox.Show("你输入的文本是：" + input);
}

三、WPF 数据绑定深入探究

3.1 数据绑定基础

3.1.1 数据绑定概念

数据绑定是 WPF 的核心特性之一，它允许将 UI 元素的属性与数据源的属性进行关联，实现数据的自动更新。

3.1.2 简单数据绑定示例

假设有一个 Person 类：

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

在 XAML 中进行数据绑定：

<StackPanel>
    <TextBlock Text="{Binding Name}"/>
    <TextBlock Text="{Binding Age}"/>
</StackPanel>

在代码隐藏文件中设置数据上下文：

public partial class MainWindow : Window
{
    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        Person person = new Person { Name = "David", Age = 28 };
        DataContext = person;
    }
}

3.2 数据绑定模式

3.2.1 单向绑定

单向绑定是指数据源的属性值发生变化时，UI 元素会更新，但 UI 元素的变化不会影响数据源。使用 Mode=OneWay 来指定单向绑定。例如：

<TextBlock Text="{Binding Name, Mode=OneWay}"/>

3.2.2 双向绑定

双向绑定允许数据源和 UI 元素之间的相互更新。使用 Mode=TwoWay 来指定双向绑定。例如：

<TextBox Text="{Binding Name, Mode=TwoWay}"/>

3.2.3 单向到源绑定

单向到源绑定是指 UI 元素的变化会更新数据源，但数据源的变化不会影响 UI 元素。使用 Mode=OneWayToSource 来指定单向到源绑定。

3.3 数据模板

3.3.1 数据模板概念

数据模板用于定义如何显示数据源中的数据。可以使用数据模板来定制列表框、组合框等控件中数据的显示方式。

3.3.2 数据模板示例

假设有一个 Employee 类：

public class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    public int EmployeeId { get; set; }
}

在 XAML 中定义数据模板：

<Window.Resources>
    <DataTemplate x:Key="EmployeeTemplate">
        <StackPanel Orientation="Horizontal">
            <TextBlock Text="{Binding Name}" Margin="5"/>
            <TextBlock Text="{Binding EmployeeId}" Margin="5"/>
        </StackPanel>
    </DataTemplate>
</Window.Resources>
<ListBox ItemsSource="{Binding Employees}" ItemTemplate="{StaticResource EmployeeTemplate}"/>

在代码隐藏文件中设置数据源：

public partial class MainWindow : Window
{
    public ObservableCollection<Employee> Employees { get; set; }

    public MainWindow()
    {
        InitializeComponent();
        Employees = new ObservableCollection<Employee>
        {
            new Employee { Name = "Eve", EmployeeId = 3 },
            new Employee { Name = "Frank", EmployeeId = 4 }
        };
        DataContext = this;
    }
}

3.4 数据验证

3.4.1 数据验证概念

数据验证用于确保用户输入的数据符合特定的规则。WPF 提供了多种方式来实现数据验证，如自定义验证规则、使用 IDataErrorInfo 接口等。

3.4.2 自定义验证规则示例

定义一个自定义验证规则类：

public class AgeValidationRule : ValidationRule
{
    public override ValidationResult Validate(object value, CultureInfo cultureInfo)
    {
        int age;
        if (!int.TryParse(value.ToString(), out age))
        {
            return new ValidationResult(false, "年龄必须是数字");
        }
        if (age < 0 || age > 120)
        {
            return new ValidationResult(false, "年龄必须在 0 到 120 之间");
        }
        return ValidationResult.ValidResult;
    }
}

在 XAML 中使用自定义验证规则：

<TextBox>
    <TextBox.Text>
        <Binding Path="Age" UpdateSourceTrigger="PropertyChanged">
            <Binding.ValidationRules>
                <local:AgeValidationRule/>
            </Binding.ValidationRules>
        </Binding>
    </TextBox.Text>
</TextBox>

四、WPF 样式与模板高级应用

4.1 样式基础

4.1.1 样式概念

样式是一组属性值的集合，用于定义控件的外观和行为。可以使用样式来统一应用程序中相同类型控件的外观。

4.1.2 样式定义与使用

在 XAML 中定义样式：

<Window.Resources>
    <Style TargetType="Button">
        <Setter Property="Background" Value="LightBlue"/>
        <Setter Property="Foreground" Value="White"/>
        <Setter Property="FontSize" Value="16"/>
    </Style>
</Window.Resources>
<Button Content="Styled Button"/>

4.2 模板基础

4.2.1 模板概念

模板用于定义控件的可视化结构。可以使用模板来完全自定义控件的外观。

4.2.2 模板定义与使用

例如，自定义按钮的模板：

<Window.Resources>
    <Style TargetType="Button">
        <Setter Property="Template">
            <Setter.Value>
                <ControlTemplate TargetType="Button">
                    <Border Background="{TemplateBinding Background}"
                            BorderBrush="{TemplateBinding BorderBrush}"
                            BorderThickness="{TemplateBinding BorderThickness}"
                            CornerRadius="5">
                        <ContentPresenter HorizontalAlignment="{TemplateBinding HorizontalContentAlignment}"
                                          VerticalAlignment="{TemplateBinding VerticalContentAlignment}"/>
                    </Border>
                </ControlTemplate>
            </Setter.Value>
        </Setter>
    </Style>
</Window.Resources>
<Button Content="Custom Button"/>

4.3 资源管理

4.3.1 资源概念

资源是可以在应用程序中重复使用的对象，如样式、模板、图像等。可以将资源定义在 XAML 的 Resources 部分，然后在需要的地方引用。

4.3.2 资源的使用

例如，定义一个颜色资源并在样式中使用：

<Window.Resources>
    <SolidColorBrush x:Key="MyButtonBackground" Color="Green"/>
    <Style TargetType="Button">
        <Setter Property="Background" Value="{StaticResource MyButtonBackground}"/>
    </Style>
</Window.Resources>
<Button Content="Button with Resource"/>

4.4 主题和皮肤切换

4.4.1 主题和皮肤概念

主题和皮肤用于改变应用程序的整体外观。可以通过切换不同的资源字典来实现主题和皮肤的切换。

4.4.2 主题切换示例

创建不同的资源字典文件，如 LightTheme.xaml 和 DarkTheme.xaml，在代码中动态加载不同的资源字典：

private void SwitchToLightTheme()
{
    ResourceDictionary lightTheme = new ResourceDictionary();
    lightTheme.Source = new Uri("LightTheme.xaml", UriKind.Relative);
    Application.Current.Resources.MergedDictionaries.Clear();
    Application.Current.Resources.MergedDictionaries.Add(lightTheme);
}

private void SwitchToDarkTheme()
{
    ResourceDictionary darkTheme = new ResourceDictionary();
    darkTheme.Source = new Uri("DarkTheme.xaml", UriKind.Relative);
    Application.Current.Resources.MergedDictionaries.Clear();
    Application.Current.Resources.MergedDictionaries.Add(darkTheme);
}