C#面向对象核心-封装

封装

封装定义为"把一个或多个项目封闭在一个物理的或者逻辑的包中"，这个包就是类。在面向对象程序设计方法论中，封装可以防止对实现细节的访问。

1 类和对象

1.1 什么是类

具有相同特征、行为，是一类事物的抽象.

类是对象的模板，通过类创建对象

1.2 类声明语法

	//声明在namespace中
	/*class 类名
	{
	//成员变量 表示特征
	//成员方法 表示行为
	//成员属性 保护成员变量
	//构造函数和析构函数 初始化和释放
	//索引器 像数组一样使用
	//运算符重载 自定义对象可计算
	//静态成员 类名.点出成员使用
	}*/
	class Person
	{
	}

1.3 类对象

类声明和类对象声明是两个概念：

• 类声明相当于定义了一个变量类型；

• 类对象声明相当于声明一个类的变量，这个过程称为实例化对象；

• 类对象是引用类型。

	//类名 变量名；
	//类名 变量名 = null;
	//类名 变量名 = new 类名();
	Person p1;
	Person p2 = null;//空，不分配堆的内存空间
	//p3 p4虽然来自一个类的实例化对象，但它们的特征行为等都是分别独有的，不会相互共享
	Person p3 = new Person();
	Person p4 = new Person();

2 成员变量和访问修饰符

2.1 成员变量

声明在类语句块中，来描述对象的特征，可以是任意的变量类型，数量无限制，是否赋值根据需求确定

	enum E_SexType
	{
	Man,
	Woman,
	}
	struct Position
	{
	}
	class Pet//宠物类
	{
	}
	class Person
	{
	//成员变量
	public string name;
	public int age;
	public E_SexType sex;
	//如果在类中声明和自己类型相同的成员变量时，不能对它实例化：Person grilFriend = new Person();
	public Person grilFriend;//女朋友 类可以用自己，但结构体不能，因为类在初始化时候才会分配内存，结构体则会一直死循环
	public Person[] friend;//朋友
	public Position pos;//位置
	public Pet pet = new Pet();//宠物
	}

2.2 访问修饰符

• public 公共的，自己（内部）和别人（外部）都能访问使用

• private 私有的，自己才能访问和使用，不写默认为私有

• protected 保护的，自己和子类才能访问使用

• internal 内部的，同一个程序集的对象可以访问，程序集就是命名空间

2.3 成员变量的使用和初始值

	Person p = new Person();
	/* 成员变量的使用和初始值
	* 值类型、数字类型：默认为0
	* bool类型：默认为false
	* 引用类型：默认为null
	* 用default(变量类型) 关键字可以看默认值
	*/
	Console.WriteLine(default(bool));
	p.age = 10;

3 成员方法

3.1 成员方法声明

• 声明在类语句块中，来描述对象的行为

• 和函数声明规则相同，受访问限制符影响

• 不需要加static关键字

	class Person
	{
	public string name;
	public int age;
	public Person[] friends;
	//成员方法
	public void Speak(string str)
	{
	Console.WriteLine($"{name}说{str}");
	}
	public bool isAudlt()
	{
	return age >= 18;
	}
	public void AddFriend(Person p)//添加朋友
	{
	if (friends == null)
	{
	friends = new Person[] { p };
	}
	else
	{
	Person[] newFriends = new Person[friends.Length + 1];
	for(int i = 0; i < friends.Length; i++)//老朋友复制到新数组
	{
	newFriends[i] = friends[i];
	}
	newFriends[newFriends.Length - 1] = p;//新加的朋友
	friends = newFriends;//地址重定向
	}
	}

3.2 成员方法的使用

必须实例化对象，再通过对象来使用，相当于对象执行了某个行为

	Person p = new Person();
	p.name = "abc";
	p.age = 18;
	p.Speak("123");
	if (p.isAudlt()) p.Speak("我成年了");//使用
	Person p2 = new Person();
	p2.name = "def";
	p2.age = 24;
	p.AddFriend(p2);
	foreach(Person f in p.friends)
	{
	Console.WriteLine(f.name);
	}

4 构造函数、析构函数和垃圾回收

4.1 构造函数

• 用处：在实例化对象时，会调用的用于初始化的函数，如果没写，默认存在一个无参的构造函数

• 没有返回值，函数名和类名相同，访问权限一般都是public

• 如果实现了有参构造函数且没有写无参构造函数，那么默认的无参构造函数就没有了，实例化对象时只能有参实例化

	class Person
	{
	public string name;
	public int age;
	//类中允许无参构造函数，结构体中不行
	//无参构造函数
	public Person()
	{
	name = "tyy";
	age = 24;
	}
	//构造函数可以被重载，this代表当前调用该函数的对象本身
	public Person(string name, int age)
	{
	this.name = name;
	this.age = age;
	}
	//构造函数特殊写法：通过this 复用构造函数代码
	//访问修饰符 构造函数名（参数）：this（参数1，参数2...）。先调用this()里面的构造函数重载，再执行后面花括号内容
	//先调用this()里面的构造函数重载，再执行后面花括号内容
	public Person(string name):this()
	{
	Console.WriteLine("两个构造函数调用");
	}
	}

4.2 析构函数

• 与内存垃圾回收有关，C#有自动回收垃圾，几乎不用析构函数

• 析构函数只能在类中定义，不能用于结构体；

• 一个类中只能定义一个析构函数；

• 析构函数不能继承或重载；

• 析构函数没有返回值；

• 析构函数是自动调用的，不能手动调用；

• 析构函数不能使用访问权限修饰符修饰，也不能包含参数。

	class Person
	{
	public Person()
	{
	}
	~Person()
	{
	}
	}

4.3 垃圾回收

• 垃圾就是内存中没有被任何变量、对象引用的内容；

• 垃圾回收（Garbage Collecyor GC）就是遍历堆（Heap）上动态分配的所有对象，识别它们是否被引用来确定哪些对象是垃圾，哪些对象有用；

• GC只负责Heap内存的垃圾回收，引用类型都是存放在Heap中，因此它们的分配释放都通过GC来处理；

• 系统自动管理栈（Stack）内存的垃圾回收，值类型通过Stack分配内存，它们有自己的生命周期，自动分配释放；

• 垃圾回收算法：引用计数（Reference Counting）、标记清除（Mark Sweep）、标记整理（Mark Compact）、复制集合（Copy Collection）。

GC基本原理：

• 分代算法：把Heap内存分为 0代内存 1代内存 2代内存

• 新分配的对象存储在0代内存里，每次分配或（0 1 2代内存满）可能进行垃圾回收释放内存，执行下列两步：

• 1、标记对象：从根（静态字段、方法参数）开始检测引用对象，检测到的为可达对象，未检测到的为不可达对象（垃圾）

• 2、搬迁对象压缩堆：释放不可达对象，搬迁可达对象到下一代，修改它们的引用地址

• 1代内存满时会触发GC释放0 1代内存空间，2代满了0 1 2代内存都释放

	//手动出发垃圾回收的方法，一般在Loading切换场景时才调用
	GC.Collect();

5 成员属性

• 用于保护成员变量；

• 为成员属性的获取和赋值添加逻辑处理；

• 解决3P（public、private、protected）的局限性；

• 成员属性可以设置成员变量在外部的权限为只能获取不能修改 或 只能修改不能获取。

5.1 成员属性的基本语法

	/*
	访问修饰符 属性类型 属性名
	{
	get{} 读，写了get就一定要有一个返回值
	set{} 写
	}
	*/
	class Person
	{
	private string name;
	private int age;
	private int money;
	private bool sex;
	//属性的命名用帕斯卡命名法
	public string Name
	{
	get
	{
	//可以在返回之前添加一些逻辑条件
	return name;//虽然name是私有的，但是通过成员属性也能得到它
	}
	set
	{
	//可以在设置之前添加一些逻辑条件
	//value关键字表示外部传入的值
	name = value;
	}
	}
	public int Money
	{
	get
	{
	//解密处理
	return money - 5;
	}
	set
	{
	//可以进行额外的加密处理 起到安全和保密作用
	if(value < 0)
	{
	value = 0;
	Console.WriteLine("钱不能为负数");
	}
	money = value + 5;
	}
	}
	}

5.2 成员属性的使用

	Person p = new Person();
	p.Name = "abc";//执行set{}
	Console.WriteLine(p.Name);//p.Name执行get{}
	p.Money = 1000;
	Console.WriteLine(p.Money);//外部看是1000元，但在内存里面是1005元 起到了加密的作用

5.3 get和set的访问修饰符

• 默认会使用属性的访问修饰符；

• 如果要加，权限要低于属性的访问权限；

• 不能让get和set的权限都低于属性的权限，要满足 只读不写 或 只写不读，解决3P的局限性。

5.4 get和set可以只有一个

	class Person
	{
	private string name;
	private int age;
	private int money;
	private bool sex;
	public bool Sex
	{
	get { return sex; }//创造只读属性，private类型的成员也能读
	}
	}

5.5 自动属性

• 作用：外部只读不写的特征

• 如果类中有一个特征是只希望外部只读不写的，又没什么特殊处理，那么可以直接使用自动属性

	class Person
	{
	private string name;
	private int age;
	private int money;
	private bool sex;
	public float Height
	{
	get;
	private set;
	}
	}

6 索引器

• 索引器（Indexer） 允许一个对象可以像数组一样使用下标的方式来访问；

• 当为类定义一个索引器时，该类的行为就会像一个 虚拟数组（virtual array） 一样。可以使用数组访问运算符 [ ] 来访问该类的的成员。

6.1 基本语法

	/*
	element-type this[int index]
	{
	// get 访问器
	get
	{
	// 返回 index 指定的值
	}
	// set 访问器
	set
	{
	// 设置 index 指定的值
	}
	}
	*/
	class Person
	{
	private string name;
	private int age;
	private Person[] friends;
	public Person this[int index]
	{
	//可以写逻辑条件来处理
	get
	{
	if(friends == null || friends.Length - 1 < index)
	{
	return null;
	}
	return friends[index];
	}
	set
	{
	//和成员属性类似，value代表传入的值
	if(friends == null)
	{
	friends = new Person[] { value };
	}else if(index > friends.Length - 1)
	{
	friends[friends.Length - 1] = value;//举例 如果索引越界就把最后一个朋友顶掉
	}
	else friends[index] = value;
	}
	}
	}

6.2 使用

	Person p = new Person();
	p[0] = new Person();//调用set 得到1个朋友
	Console.WriteLine(p[0]);//调用get

6.3 索引器重载

	class Person
	{
	public int[,] array;
	//函数名相同，但参数类型、个数或顺序不同
	public int this[int i, int j]
	{
	get
	{
	return array[i, j];
	}
	set
	{
	array[i, j] = value;
	}
	}
	}

7 静态成员

• 关键字 static

• 用static修饰的 成员变量、方法、属性等 称为静态成员

• 特点：直接用类名+点 使用，如Console.XX

7.1 自定义静态成员

	class Test
	{
	//静态成员变量
	public static float PI = 3.121592654f;
	//成员变量
	public int testInt = 100;
	//静态成员方法
	//静态方法不能使用非静态成员变量，与静态和非静态的生命周期有关
	public static float CalcCircle(float r)
	{
	//πr²
	return PI * r * r;
	}
	//普通成员方法
	//非静态方法可以使用静态成员变量
	public void testFun()
	{
	Console.WriteLine("123");
	Console.WriteLine(PI);
	}
	}

7.2 静态成员使用

	Console.WriteLine(Test.PI);
	Console.WriteLine(Test.CalcCircle(2));
	//普通的只有new了对象之后才能使用那些变量方法等
	Test t = new Test();
	Console.WriteLine(t.testInt);
	t.testFun();

7.3 为什么能够不实例化对象直接使用

• 静态成员在程序开始运行时就会分配内存空间，和程序同生共死，只要使用了静态成员，直到程序结束了它的内存才会被释放；

• 每个静态成员在内存里都有唯一的一块空间，因此类中只有一个该静态成员的实例，在任何地方使用都是改变那一个。

7.4 常量const和静态变量static

相同点：都可以使用类名+点使用
不同点：

• const必须初始化且不能修改；

• const只修饰变量；

• const一定写在访问修饰符后面，static可前可后。

8 静态类和静态构造函数

8.1 静态类

用 static 修饰的类，只能包含静态成员，不能被实例化
作用：

• 将常用的静态成员写在静态类中，方便使用；

• 静态类不能被实例化，体现工具类的唯一性 如Console就是一个静态类，它写在命名空间System里面。

	static class TestClass
	{
	public static int testIndex = 0;
	public static void testFun()
	{
	}
	}

8.2 静态构造函数

• 在构造函数加上static修饰；

• 不能使用访问修饰符，不能有参数，只会自动调用一次；

• 作用：在静态构造函数中初始化静态变量。

8.2.1 静态类 中的 静态构造函数

	static class StaticClass
	{
	//第一次使用类时，类里面的静态成员自动调用一次
	public static int testInt = 100;
	public static int testInt2 = 100;
	static StaticClass()
	{
	Console.WriteLine("静态构造函数");
	}
	}

8.2.2 普通类 中的 静态构造函数

	class Test
	{
	public static int testInt = 200;
	static Test()
	{
	Console.WriteLine("静态构造");
	}
	public Test()
	{
	Console.WriteLine("普通构造");
	}
	}

8.3 使用

	Console.WriteLine(StaticClass.testInt);
	//第一次使用类时，类里面的静态成员自动调用一次
	Console.WriteLine(Test.testInt);
	//普通构造在new的时候调用
	Test t = new Test();

9 拓展方法

为现有 非静态 的 <变量类型> 添加新方法

作用：

• 提升程序的拓展性；

• 不需要在对象中重写方法或通过继承来添加方法；

• 为别人封装的类型写额外的方法。

特点：

• 一定写在静态类中

• 一定是个静态函数

• 第一个参数为拓展目标

• 第一个参数用this修饰

9.1 基本语法

访问修饰符 static 返回值 函数名（this 要拓展的类名 参数名，参数类型 参数名，......）

	static class Tools
	{
	//为int拓展了一个成员方法，int里面是没有SpeakValue方法的
	//value 代表使用该方法的 实例化对象
	public static void SpeakValue(this int value)
	{
	//拓展方法的逻辑
	Console.WriteLine("为int拓展的方法" + value);
	}
	public static void SpeakStringInfo(this string str, string str2, string str3)
	{
	Console.WriteLine("为string拓展的方法，调用方法的对象是：" + str);
	Console.WriteLine("传的参数：" + str2 + str3);
	}
	//为自定义的类型Test拓展方法
	public static void Fun3(this Test t)
	{
	Console.WriteLine("为Test拓展的方法");
	}
	}
	class Test
	{
	public int i = 10;
	public void Fun1()
	{
	Console.WriteLine("123");
	}
	public void Fun2()
	{
	Console.WriteLine("456");
	}
	}

9.2 使用

	int i = 10;
	i.SpeakValue();
	string s = "ABC";
	s.SpeakStringInfo("a ", "b");
	Test t = new Test();
	t.Fun3();

10 运算符重载

10.1 基本概念

作用：让自定义的类和结构体能够使用运算符进行运算，关键字 operator

特点：

• 一定是一个公共的静态方法；

• 返回值写在operator前；

• 逻辑处理自定义。

注意：

• 条件运算符需要成对实现；

• 一个符号可以多个重载；

• 不能使用ref和out。

10.2 可重载和不可重载的运算符

注意：运算符需要两个参数还是一个参数

可重载的：

• 算数运算符：+ - * / % ++ --

• 逻辑运算符：！

• 位运算符：| & ^ ~ << >>

• 条件运算符：> < >= <= == != ，需要成对出现：（大于，小于）（大于等于，小于等于）（等于，不等于）

不可重载的：

• 逻辑与（&&） 逻辑或（||）

• 索引符 []

• 强转运算符 ()

• 特殊运算符

• 点. 三目运算符

10.3 基本语法

public static 返回类型 operator 运算符（参数列表）

	class Point
	{
	public int x;
	public int y;
	//重载‘+’成为类Point的加法
	public static Point operator +(Point p1, Point p2)
	{
	Point p = new Point();
	p.x = p1.x + p2.x;
	p.y = p1.y + p2.y;
	return p;
	}
	//可以有多个重载
	public static Point operator +(Point p1, int value)
	{
	Point p = new Point();
	p.x = p1.x + value;
	p.y = p1.y + value;
	return p;
	}
	}

10.4 使用

	Point p1 = new Point();
	p1.x = 1;
	p1.y = 1;
	Point p2 = new Point();
	p2.x = 2;
	p2.y = 2;
	Point p3 = p1 + p2;
	Point p4 = p3 + 2;

11 内部类和分部类

11.1 内部类

• 在一个类中再申明一个类

• 使用时要用包裹者点出内部类

• 实现类之间的亲密关系

	class Person
	{
	public int age;
	public string name;
	public Body body;
	public class Body
	{
	Arm leftArm;
	Arm rightArm;
	class Arm
	{
	}
	}
	}
	//使用
	Person p = new Person();
	Person.Body body = new Person.Body();

11.2 分部类

把一个类分成几部分申明。
作用：分部描述一个类，增加程序的拓展性，关键字 partial

11.3 分部方法

将方法的声明和实现分离。

特点：

• 不能加访问修饰符，默认私有

• 只能在分部类中声明

• 返回值只能是void

• 可以有参数，但不用out关键字

	//分部类
	partial class Student
	{
	public string name;
	public bool sex;
	//分部方法
	partial void Move();
	}
	partial class Student
	{
	public int number;
	partial void Move()
	{
	//实现分部方法逻辑
	throw new NotImplementedException();
	}
	public void Speak(string str)
	{
	}
	}