第六章 类型和成员基础

Posted 2021-01-14 terry-1

目录：

6.1 类型的各种成员

6.2 类型的可见性

6.3 成员的可见性

6.4 静态类

6.5 分部类，结构和接口

6.6 组件，多态和版本控制

 

6.1 类型的各种成员

常量：数据值恒定不变的符号。常亮总与类型管理，不与类型的实例关联。逻辑上总是静态成员

字段：只读或可读/可写的数据值。

实例构造器：将对象的实例字段初始化为良好初始状态的特使方法。

类型构造器：将类型的静态字段初始化为良好初始状态的特殊方法。

方法：更改或查询类型或对象状态的函数。作用于类型称为静态方法，作用于对象称为实例方法。

操作符重载：实际是方法，定义了当操作符作用于对象时，应该如何操作该对象。

转换操作符：定义如何隐士或显示将对象从一种类型转型为另一种类型的方法。

属性：允许用简单的，字段风格的语法设置或查询类型或对象的逻辑状态，同时保证状态不被破坏。

事件：静态事件允许类型向一个或多个静态或实例方法发送通知。实例事件允许对象向一个或多个静态或实例方法发送通知。引发事件通常是为了响应提供事件的类型或对象的状态的改变。事件包含两个方法，允许静态或实例方法登记或注销对该事件的关注。还有一个委托字段来维护已登记的方法集。

类型：类型可定义其他嵌套类型。

6.2 类型的可见性

public：不仅对定义程序集中的代码可见，还对其他程序集中的代码可见。

internal：仅对定义程序集中的代码可见。

友元程序集：能够使定义为internal的类型给另一个程序集的代码访问。 生程序集时，可用”InternalsVisibleTo“特性：该特性获取友元程序集名称和公钥的字符串参数。

 

6.3 成员的可见性

CLR术语	C#术语	描述
Private	private	成员只能由定义类型或任何嵌套类型中方法访问
Family	protected	成员只能由定义类型，任何嵌套类型或者不管在任何程序集中的派生类型中的方法访问
Family and Assembly	(不支持)	成员只能由定义类型，任何嵌套类型或者同一程序集中定义的任何派生类型中的方法访问
Assembly	internal	成员只能由定义程序集中的方法访问。
Family or Assembly	protected internal	成员可由任何嵌套类型，任何派生类型或者定义程序集中的任何方法访问
Public	public	成员可由任何程序集的任何方法访问

在C#中，如果没有显式声明成员的可访问性，编译器通常默认选择private。CLR要求接口类型的所有成员都具有Public可访问性。编译器禁止开发人员显式指定接口成员的可访问性，它会自动将所有成员的可访问性设为public。

派生类重写基类型定义的成员时，C#编译器要求原始成员和重写成员具有相同的可访问性。

6.4 静态类

静态类的作用是组合一组相关的成员。在C#中，要用static关键字定义不可实例化的类。该类只能应用于类，不能应用于结构。因为CLR总是允许值类型实例化，这是没办法阻止的。

限制：

静态类必须直接从基类System.Object派生，从其他任何基类派生都没有意义。

静态类不能实现任何接口，这是因为只有使用类的实例时，才可调用类的接口方法。

静态类只能定义静态成员（字段，方法，属性和事件），任何实例成员都会导致编译器报错。

静态成员不能作为字段，方法参数或局部变量使用，因为它们都代表引用了实例的变量，而这是不允许的。

6.5 分部类，结构和接口

partial关键字告诉编译器：类，结构或接口的定义源代码可能要分散到一个或多个源代码文件中。

将类型源代码分散到多个文件的原因有三：

源代码控制

在同一个文件中或结构分解成不同的逻辑单元

代码拆分

6.6 组件，多态和版本控制

组件软件编程（Component SoftWare Programming,CSP）是OOP发展到极致的成果。下面列举组件的一些特点。

组件（.Net Framework称为程序集）有“已经发布”的意思。

组件有自己的标志（名称，版本，语言文化和公钥）。

组件永远维持自己的标志（程序集中的代码永远不会静态链接到另一个程序集中；.NET总是使用动态链接）

组件清楚指明它所依赖的组件（引用元数据表）。

组件应编挡它的类和成员。C#语言通过源代码内的XML文档和编译器的/doc命令行开关提供这个共功能。

组件必须指定它需要的安全权限。CLR的代码访问安全性（Code Access Security,CAS）机提供这个功能。

组件要发布在任何“维护版本”中都不会改变的接口（对象模型）。“维护版本”代表组件的新版本，它向后兼容组件的原始版本。

.NET Framework 中的版本包含四个部分：主版本号（major version），次版本号（minor version），内部版本号（build number）和修订号（revision）。major/minor部分通常代码程序集的一个连续的，稳定的功能集，而build/revision部分通常代表对这个功能集的一次维护。

将一个组件（程序集）中定义的类型作为另一个组件（程序集）中的一个类型的基类型使用时，便会发生版本控制问题。显然，如果基类的版本（被修改得）低于派生类，派生类的行为也会改变，这可能造成类的行为失常。 

与组件版本控制相关的C#关键字

C#关键字	类型	方法/属性/事件	常量/字段
abstract	表示不能构造该类型的实例	表示为了构造派生类型的实例，派生类型必须重写并实现这个成员	（不允许）
virtual	（不允许）	表示这个成员可由派生类型重写	（不允许）
override	（不允许）	表示派生类型正在重写基类型的成员	（不允许）
sealed	表示该类型不能用作基类型	表示这个成员不能被派生类型重写，只能将该关键字应用于重写虚方法的方法	（不允许）
new	应用于嵌套类型，方法，属性，常量或字段时，表示该成员与基类中相似的成员无任何关系

 

6.6.1 CLR如何调用虚方法，属性和事件

编译代码，编译器会在程序集的方法定义表中写人记录项，每个记录项都用一组标志（flag）指明方法是实例方法，虚方法还是静态方法。

写代码调用方法，生成调用代码的编译器会检查方法定义的标志，判断应如何生成IL代码来正确调用方法。CLR提供两个方法调用指令。

call：该IL指令可调用静态方法，实例方法和虚方法。用call指令调用静态方法，必须指定方法的定义类型。用call指令调用实例方法或虚方法，必须指定引用了对象的变量。call指令假定该变量不为null。call指令经常用于以非虚方式调用虚方法。

callvirt：该IL指令可调用实例方法和虚方法，不能调用静态方法。用callvirt指令调用实例方法或虚方法，必须指定引用了对象的变量。用callvirt指令调用非虚实例方法，变量的类型指明了方法的定义类型。用callvirt指令调用虚实例方法，CLR调查发出调用的对象的实际类型，然后以多态方式调用方法。为了确定类型，发出调用的变量绝不能是null。换言之，编译这个调用时，JIT编译器会生成代码来验证变量的值是不是null。如果是，callvirt指令造成CLR抛出NullReferenceException异常。

设计类型时应尽量减少虚方法数量。首先，调用虚方法的速度比调用非虚方法慢。其次，JIT编译器不能内嵌虚方法，这进一步影响性能。第三，虚方法使组件版本控制变得更脆弱。第四，定义基类型时，经常要提供一组重载的简便方法。如果希望这些方法时多态的，最好的方法是使最复杂的方法成为虚方法，使所有重载的简便方法成为非虚方法。

6.6.2 合理使用类型的可见性和成员的可访问

密封类相对于非密封类的优势：

版本控制

性能

安全性和可预测性

定义类时遵循的原则：

定义类时，除非确定要将其作为基类，并允许派生类对它进行特化，否则总是显式地指定为sealed类。

类的内部，将数据字段定义为private。

在类的内部，将自己的方法，属性和事件定义为priavate和非虚。如果要公开就定义为public，尽量避免定义为protected或internal，因为这会使类型面临更大的安全风险。最后才考虑使用virtual，因为虚成员会放弃许多控制，丧失独立性，变得彻底依赖于派生类型的正确行为。

OOP有一条古老的格言，大意时当事情变得过于复杂时，就搞更多的类型出来。当算法的实现开始变得复杂时，我会定义一些辅助类型来封装独立的功能。如果定义的辅助类型只由一个“超类型”使用，我会在“超类型”中嵌套这些辅助类型。这样除了可以限制范围，还允许嵌套的辅助类型中的代码引用“超类型”中定义的私有成员。

6.6.3 对类型进行版本控制时的虚方法的处理

使用override重写基类虚方法。