C#入门篇章—Class类专题
class(类),是面向对象中的概念,是面向对象编程的基础。类是对现实生活中一类具有共同特征的事务的抽象,用来清晰管理你的行为。
class的实例化:定义一个类后,就必须实例化才能使用。实例化就是创建一个对象的过程。在C#中,使用new关键字来创建。
类 对象 = new 类 () ;
类的声明是以关键字class开始,后跟类的名称组成的。
类的实例是以关键字new开始,后跟类的名称组成的。
在类内声明的非静态变量,称之为 普通成员变量。
在类内声明的变量之前追加static关键字,称之为 静态成员变量。
在类内声明的非静态函数,称之为 普通成员函数。
在类内声明的函数之前追加static关键字,称之为 静态成员函数。
在类的内部声明的静态变量或函数,若想访问,必须通过类名来访问;普通成员变量或函数通过实例化的对象来访问。
构造函数:
public 类名()
{
……
}
析构函数:
~类名()
{
……
}
所谓的访问修饰符,指的是 是否能够访问的到。
- Public:任何公有成员可以被外部的类访问。
- Private:只有同一个类的函数可以访问它的私有成员。
- Protected:该类的内部和继承类可以访问。
- internal:同一个程序集(命名空间)的对象可以访问。
- Protected internal:3和4的并集,符合任意一条可以访问。
范围比较:
private < internal/protected < protected internal < public
protected限定的是只有在继承的子类中才可以访问,可以跨程序集 ;
internal限定的是只有在同一个程序集中才可以访问,可以跨类 。
继承是面向对象程序设计中最重要的概念之一,继承允许我们根据一个类来定义另一个类,这使得创建和维护应用程序变得容易。同时也有利于重用代码和节省开发时间。
当创建一个类时,不需要完全重写新的成员变量和成员函数,只需要设计一个新的类,继承已有的类的成员即可。这个已有的类被称为 基类,这个新的类被称为 派生类。
C#中用“ : ”表示继承。C#不支持多重继承。
继承,就是将 共用的属性或方法抽离到基类 的过程,这个思维称之为面向对象。
封装,被定义为“把一个或多个项目封闭在一个物理的或逻辑的包中”。在面向对象程序设计方法论中,封装是为了防止对实现细节的访问。
封装,是将实现细节通过接口的方式暴露给第三方,而不需要关心实现细节。
封装和抽象是相辅相成的,抽象允许相关信息可视化,而封装则是使开发者实现所需级别的抽象。
C#的封装根据具体的需要,设置使用者的权限,并通过 访问修饰符 来实现。
访问修饰符
- Public:任何公有成员可以被外部的类访问。
- Private:只有同一个类的函数可以访问它的私有成员。
- Protected:该类的内部和继承类可以访问。
- internal:同一个程序集(命名空间)的对象可以访问。
- Protected internal:3和4的并集,符合任意一条可以访问。
范围比较:
private < internal/protected < protected internal < public
virtual代表虚函数,意味着 子类可以覆盖其实现,如果子类不覆盖,那将使用父类的同名函数。
子类使用override重写虚函数。
多态,是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力;多态,就是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作。
- 静态多态(编译时)在编译时,函数和对象的连接机制被称为早期绑定,也被称为静态绑定。C#提供了两种技术来实现静态多态性。分别为:函数重载和运算符重载。
- 动态多态(运行时)在运行时,根据实例对象,执行同一个函数的不同行为。运行时多态,在运行前无法确认调用哪个方法,只有在运行时才能确定的方法,这种行为称之为动态多态。具体实现为,将派生类实例化对象赋给基类实例化的对象,用后者调用继承的方法。// 注意: 只能子类给父类对象赋值,不能反过来Rectangle rectangle = new Rectangle();Triangle triangle = new Triangle();Polygon baseParent1 = rectangle;Polygon baseParent2 = triangle;baseParent1.Show(); // 结果为rectangle showbaseParent2.Show(); // 结果为triangle show
覆盖,发生在继承关系中,通过virtual和override实现,函数名和函数参数一模一样;
重载,发生在任何关系中,只要保证函数名字一致,参数不一致(带参数和不带参数,带参数顺序不一致,或者参数个数不一致),即可实现重载。
this:可访问当前类能访问到的属性和方法;
base:只能访问基类的属性和方法。
类可以声明为static,这将变成一个静态类,不得被继承,特点是仅包含静态成员或常量。
静态类的特点:
- 不能被实例化
- ,意味着 不能使用new关键字创建静态类的实例;
- 仅包含静态成员或常量
- ;
- 不能被继承
- ;
- 不能包含实例构造函数,但可以包含静态构造函数
- ;
- 静态构造函数不可被调用
- 。
静态类一般用于 工具类。
补充知识点:
- const在类内声明的const常量
- (1)外部访问时,必须通过类名进行访问;
- (2)只能在声明时初始化,不允许在任何其他地方对其初始化(包括构造函数);
- (3)在某种程度上,被const修饰的变量(常量)为不可变值。
- readonly在类内声明的readonly常量
- (1)readonly const不可共同修饰一个数据类型(基本数据量类型 + 自定义数据类型);
- (2)readonly修饰的类型,可以被类的实例进行访问,但不可修改值;
- (3)readonly的初始化只能发生在构造函数或声明中。
- 变量访问修饰符的控制
- 可通过访问修饰符构成的语法块,来实现类似 外部只读的效果。get set 以及学习 value赋值和访问代码的执行流程public int mValue3 {get; private set;}
- 静态构造函数
- (1)静态构造函数不需要增加访问修饰符;
- (2)静态构造函数无论多少实例,都只被系统自动调用一次。
- 静态类:
- (1)静态类不允许有实例构造函数,也不能有析构函数,只允许存在一个静态构造函数(静态类的静态构造函数不会执行);
- (2)静态类不允许被实例化;
- (3)静态类中的成员必须是 静态成员或常量;
- (4)静态类无法作为基类派生。
类可以被声明为sealed,这将变成为一个密封类。
密封类的特点:
- 不能被继承,但可以继承别的类或接口;
- 密封类不能声明为抽象类;
- 密封类内的成员函数,不能声明为sealed
密封类一般用于 防止重写某些类或接口影响功能的稳定。
密封类:
- 不允许被继承
- sealed和abstract无法共存;
- 密封类内的函数,不允许增加sealed关键字;
- 密封类 可以正常继承 常见类(普通类、抽象类)接口;
类可以被声明为abstract,这将变成一个抽象类。
抽象类的特点:
- 不能被实例化,意味着 不能使用new关键字创建实例;
- 可只提供部分函数实现,也可仅声明抽象函数。
抽象类一般用在什么地方?
抽象类是提炼出了一些类共有的属性或函数接口的组织,为子类提供设计思路,配合多态多用于代码架构设计。
抽象类 1. 不允许实例化 2. 支持构造函数 3. 抽象类可继承抽象类 4. 静态构造函数只执行一次,但是其他的构造函数则根据不同实例,分别再次调用 5. 允许存在 virtual 虚函数 6. 若函数声明为abstract,则不允许包含函数体,子类必须显式覆盖父类的该方法。
类名后可以添加<T1, T2, T3……>,这将变成一个泛型类。泛型T1,T2,T3可以通过where关键字 来限定类型。
泛型类的特点:
- 在声明时可以不指定具体类型,但是在new实例化时必须指定T类型;
- 可指定泛型类型约束;
- 如果子类也是泛型,那么继承的时候可以不指定具体类型。
泛型类一般用于 处理一组功能一样,但类型不同的任务。
interface + name,这将变成一个接口。
接口的特点:
- 接口只声明接口函数,不能包含实现;
- 接口函数访问修饰符,必须是public,默认也就是public;
- 接口成员函数的定义是派生类的责任,接口提供了派生类应遵循的标准结构;
- 接口不可被实例化
- ,即不可 new ;
- 接口可继承其他接口,可进行多继承;
- 一个类不能继承多个类,但是可以继承多个接口。
接口一般用在 约束一些行为规范时 。
C#中一个类继承接口,必须实现接口中定义的函数方法,实现方法可分为隐式实现和显式实现:
显式和隐式实现接口的区别在于:
对于隐式实现的成员,既可以通过类对象实例来访问,也可以通过接口来访问;而对于显式实现的对象,只能通过接口来访问,不能使用类对象来访问。
相同点:
- 都可以被继承;
- 都不能被实例化;
- 都可以包含方法声明;
- 派生类必须实现未实现的方法。
不同点:
- 抽象类可以定义字段、属性、方法实现;接口只能方法声明,不能包含字段;
- 接口不允许有构造函数(包括普通构造函数和静态构造函数),而抽象类可以;
- 接口不允许有函数实现,而抽象类可以;
- 抽象类只能被单一继承;接口可以多重继承;
- 抽象类更多的是定义一系列紧密相关的类间;而接口大多数是关系疏松但都实现某一功能的类中。
- 函数的访问修饰符,接口默认为public,不允许改变为private;抽象类默认private,函数前若是abstract,那访问修饰符也不能是private,但是非abstract声明的函数 是允许private protected的。
用 struct + name {…………} 声明一个结构体。
结构体是值类型数据结构,它使得一个单一变量可以存储各种数据类型的相关数据。
结构体的特点:
- 结构体可带有方法、字段、索引、属性、运算符方法和事件;
- 结构体可定义构造函数,但不能定义析构函数、不能定义无参构造函数。无参构造函数是自动定义的,且不能被改变;
- 与类不同,结构体不能继承其他结构体或类,但是可以实现一个或多个接口;
- 结构体不能作为其他结构体或类的基础结构;
- 结构成员不能指定为abstract、virtual 或 protected;
- 结构体不用通过 new 来实例化。
struct和class的异同
相同点 1. 都支持静态构造函数、有参构造函数; 2. 都支持自定义函数; 3. 结构体和类对于const修饰的变量的使用方式是一样的。
不同点 1. 构造函数:结构体 不允许定义无参构造函数,只允许定义有参构造函数,但是类可以; 2. 析构函数:结构体不允许定义析构函数,但类可以; 3. 函数修饰符:结构体函数不允许声明为virtual、protected,但是类可以; 4. 类型修饰符:结构体类型不允许声明为abstract,但是类可以; 5. 关于变量 (1)普通变量 结构体声明的全局普通变量(不带修饰符),不能在声明时直接赋值,只能在构造函数里赋值,但是类都可以; (2)readonly类型的变量 结构体声明的全局readonly变量,只能在构造函数里赋值,而类都可以。 6. 关于继承 结构体之间不可以互相继承,但是类与类之间是可以继承的(sealed密封类除外)。 7. 在使用上
(1)访问变量 结构体访问成员变量,给变量显式赋值,就可直接访问;而类必须实例化后才能访问; 结构体如果不通过new初始化,是不可以直接访问其内部变量的(const除外)。 (2)访问函数 结构体变量和类对象 必须进行初始化,才可以访问
- new
- (1)结构体属于值类型,结构体的new,并不会在堆上分配内存,仅仅是调用结构体的构造函数初始化而已; (2)类属于引用类型,类的new,会在堆上分配内存,而且也会调用类的构造函数。
is和as就是为了解决 强制类型转换可能导致异常 的问题而使用的。
is:检查对象类型的兼容性,并返回结果true(false)
as:检查对象类型的兼容性,并返回转换结果,如果不兼容则返回null
is和as的区别在于:
- 使用 as 更加安全,使用 as 如果转换失败,返回 Null ,不会抛异常;
- 使用 as 效率会更高。使用 is 时会检查两次对象的类型,一次是核实,一次是强制类型转换,而使用 as 只进行了一次对象类型的检查。
强制(显式)类型转换。形式通过(type)a来表示,一般用于 高精度数据类型转换为低精度数据类型。
隐式类型转换。发生在 低精度数据类型自动转换为高精度数据类型。
前置知识:
引用类型: string、数组、类、接口
值类型: (s)byte、(u)short、(u)int、(u)long、bool、enum、struct
is:可检测 值类型和引用类型,成功返回true,否则返回false。
as:首先会判断 源数据类型 是否是 目标数据类型,不是的话编译器会报错。as转换成功,返回源数据类型存储的数据,否则返回空。用于检测引用类型。
类型:
- 值类型
- 内置值类型
- 用于定义的值类型
- 枚举类型
- 引用类型
- 指针类型
- 接口类型
- 自描述类型
- 数组
- 类类型
- 用户定义的类
- 已装箱的值类型
- 委托
装箱:值类型转换为引用类型;
拆箱:引用类型转换为值类型。
- 值类型只需要一段单独的内存,用于存储实际的数据(单独定义时放在栈中)。
- 引用类型需要两段内存:
a. 第一段存储实际的数据,它总是位于堆中;
b. 第二段是一个引用,指向数据在堆中的存放位置。
- 值类型与引用类型的存储方式
- 值类型:值类型总是分配在它声明的地方,作为局部变量时,存储在栈上;作为类对象的字段时,则跟随此类存储在堆中。
- 引用类型:引用类型存储在堆中。类型实例化时,会在堆中开辟一部分空间存储类的实例。类对象的引用还是存储在栈中。
- 案例// 值类型,保存在栈中int num = 100;// 引用类型,保存在堆中int[] nums = {1, 2, 3, 4, 5};// 输出Console.WriteLine(num); // 输出结果:100Console.WriteLine(nums); // 输出结果:System.Int32[]// 案例表明,num为值类型,直接输出了值,而nums为引用类型,输出了一个引用
- 值类型与引用类型的区别
- 值类型和引用类型都继承自 System.Object 类。不同之处在于,几乎所有引用类型都是直接从System.Object继承,而值类型则是继承System.Object的子类System.ValueType类。
- 在给引用类型的变量赋值时,其实只是赋值了对象的引用;而给值类型变量赋值时,是创建了一个副本。
C#程序在CLR上运行时,内存从逻辑上划分两大块:栈、堆。这两个基本元素组成了C#程序的运行环境。
- 堆与栈堆:在C语言中叫堆,在C#中其实叫托管堆;栈:即堆栈,因为和堆一起叫别扭,所以简称为栈。
- 托管堆托管堆不同于堆,它是由CLR(公共语言运行库Common Language Runtime)管理,当堆中满了之后,会自动清理堆中的垃圾。所以,做 .NET 开发,不需要关心内存释放的问题。
- 内存堆栈和数据堆栈
- 内存堆栈:存在内存中的两个存储区(堆区,栈区)。
- 栈区:存放函数的参数、局部变量、返回数据等值,由编译器自动释放。
- 堆区:存放着引用类型的对象,由CLR释放。
- 数据堆栈:是一种后进先出的数据结构,它是一个概念,主要是栈区。
栈通常保存着我们代码执行的步骤,如一个值类型的变量的初始化或者一个方法的声明。而堆上存放的多是对象、数据等。
我们可以将栈想象成一个接一个叠放在一起的盒子。当我们使用时,每次从最顶部取走一个盒子。同样我们的栈就是如此,当一个方法(或类型)被调用完成时,就从栈顶取走,接着下一个,这就是所谓的“先进后出”。
堆则不然,堆更像是一个仓库,储存的是我们使用的各种对象等信息,当我们需要调用时,会去里面自行寻找并调用。跟栈不同的是它们被调用完毕后不会立即被清理掉。
注意:栈内存无需我们管理,也不受GC管理。当栈顶元素使用完毕时,立马释放。而堆则需要GC(Garbage Collection垃圾回收)清理。
我们把内存分为堆空间和栈空间,区别如下:
- 栈空间比较小,但是读取速度快;
- 堆空间比较大,但是读取速度慢。
1、栈的深入讲解
栈(stack)最明显的特征就是“先进后出”,本质上来讲堆栈也是一种线性结构,符合线性结构的基本特点:即每个节点有且只有一个前驱节点和一个后续节点。栈把所有操作限制在“只能在线性结构的某一端”进行,而不能在中间插入或删除元素。我们把数据放入栈顶称为入栈(push),从栈顶删除数据称为出栈(pop)。
2、堆的深入讲解
堆(Heap)是一块内存区域,与栈不同,堆里的内存能够以任意顺序存入和移除。
CLR 的 GC 就是内存管理机制,我们写程序时不需要关心内存的使用,因为这些都是CLR帮我们做了。
结果:
原因在于test01和test02在栈中的引用指向的是同一个元素:test[0],而数组test[]作为引用类型,存储的元素为类对象,同样为引用类型,指向的是同一个name,故两次修改同一个值,输出为王五。
Python 与 C 语言,谁是编程世界的王者?
在当今数字化的时代,编程已经成为一项至关重要的技能。而在众多编程语言中,Python 和 C 语言无疑是备受关注的两大热门。那么,对于初学者或者想要在编程领域深入发展的人来说,学习 Python 与 C 语言,到底哪个更好呢?
首先,让我们来聊聊 Python 。Python 以其简洁易懂的语法而闻名,就像是一把轻巧灵活的瑞士军刀。它拥有丰富的库和强大的功能,无论是进行数据分析、机器学习,还是构建网站、开发游戏,Python 都能轻松应对。据统计,在数据科学领域,超过 80%的专业人士都选择使用 Python 来处理和分析数据。比如说,在处理大规模数据集时,Python 的 Pandas 库可以让复杂的数据操作变得轻而易举。
C 语言则是编程世界的老牌劲旅,就像一位经验丰富的武林高手。它具有高效、底层控制能力强等特点。在系统编程、嵌入式开发等领域,C 语言一直占据着不可替代的地位。许多操作系统和底层驱动程序都是用 C 语言编写的。举个例子,手机的操作系统内核,很多就是基于 C 语言开发的。
从学习难度上来看,Python 相对来说更容易上手。对于没有编程基础的小白来说,Python 的简洁语法和丰富的学习资源,能让他们更快地感受到编程的乐趣和成就感。而 C 语言则需要对计算机底层原理有更深入的理解,学习曲线较为陡峭。
然而,这并不意味着 C 语言就应该被冷落。在追求高性能和对系统资源精确控制的场景下,C 语言的优势无可替代。
综上所述,Python 和 C 语言各有千秋。如果你对数据分析、人工智能等领域感兴趣,想要快速入门并在短时间内看到成果,那么 Python 可能是你的不二之选。但如果你立志于深入研究计算机系统、追求极致的性能优化,或者从事底层开发工作,C 语言将是你攀登技术高峰的有力工具。
其实,无论选择哪一种语言,关键在于你的兴趣和目标。只要持之以恒地学习和实践,都能在编程的世界里闯出一片属于自己的天地!
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