前言:

作為面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，C# 支持封裝、繼承和多態(tài)性這些概念。 類(lèi)可能會(huì)直接繼承一個(gè)父類(lèi)，并且可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的接口。 若要用方法重寫(xiě)父類(lèi)中的虛方法，必須使用 override 關(guān)鍵字，以免發(fā)生意外重定義。 在 C# 中，結(jié)構(gòu)就像是輕量級(jí)類(lèi)，是可以實(shí)現(xiàn)接口但不支持繼承的堆棧分配類(lèi)型。 C# 提供了 record class 和 record struct 類(lèi)型，這些類(lèi)型的目的主要是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值。

一、類(lèi)和對(duì)象

類(lèi) 是最基本的 C# 類(lèi)型。 類(lèi)是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可在一個(gè)單元中就將狀態(tài)（字段）和操作（方法和其他函數(shù)成員）結(jié)合起來(lái)。 類(lèi)為類(lèi)實(shí)例（亦稱(chēng)為“對(duì)象”）提供了定義 。 類(lèi)支持 繼承 和 多形性，即 派生類(lèi) 可以擴(kuò)展和專(zhuān)門(mén)針對(duì) 基類(lèi) 的機(jī)制。

新類(lèi)使用類(lèi)聲明進(jìn)行創(chuàng)建。 類(lèi)聲明以標(biāo)頭開(kāi)頭。 標(biāo)頭指定以下內(nèi)容：

• 類(lèi)的特性和修飾符
• 類(lèi)的名稱(chēng)
• 基類(lèi)（從基類(lèi)繼承時(shí)）
• 接口由該類(lèi)實(shí)現(xiàn)。
  

標(biāo)頭后面是類(lèi)主體，由在分隔符 { 和 } 內(nèi)編寫(xiě)的成員聲明列表組成。

以下代碼展示的是簡(jiǎn)單類(lèi) Point 的聲明：

public class Point
{
    public int X { get; }
    public int Y { get; }
    
    public Point(int x, int y) => (X, Y) = (x, y);
}

類(lèi)實(shí)例是使用 new 運(yùn)算符進(jìn)行創(chuàng)建，此運(yùn)算符為新實(shí)例分配內(nèi)存，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化實(shí)例，并返回對(duì)實(shí)例的引用。 以下語(yǔ)句創(chuàng)建兩個(gè) Point 對(duì)象，并將對(duì)這些對(duì)象的引用存儲(chǔ)在兩個(gè)變量中：

var p1 = new Point(0, 0);
var p2 = new Point(10, 20);

當(dāng)無(wú)法再訪(fǎng)問(wèn)對(duì)象時(shí)，對(duì)象占用的內(nèi)存會(huì)被自動(dòng)回收。 沒(méi)有必要也無(wú)法在 C# 中顯式解除分配對(duì)象。

1、類(lèi)型參數(shù)

泛型類(lèi)定義類(lèi)型參數(shù)。 類(lèi)型參數(shù)是用尖括號(hào)括起來(lái)的類(lèi)型參數(shù)名稱(chēng)列表。 類(lèi)型參數(shù)跟在類(lèi)名后面。 然后，可以在類(lèi)聲明的主體中使用類(lèi)型參數(shù)來(lái)定義類(lèi)成員。 在以下示例中，Pair 的類(lèi)型參數(shù)是 TFirst 和 TSecond：

public class Pair<TFirst, TSecond>
{
    public TFirst First { get; }
    public TSecond Second { get; }
    
    public Pair(TFirst first, TSecond second) => 
        (First, Second) = (first, second);
}

聲明為需要使用類(lèi)型參數(shù)的類(lèi)類(lèi)型被稱(chēng)為 泛型類(lèi)類(lèi)型。 結(jié)構(gòu)、接口和委托類(lèi)型也可以是泛型。 使用泛型類(lèi)時(shí)，必須為每個(gè)類(lèi)型參數(shù)提供類(lèi)型自變量：

var pair = new Pair<int, string>(1, "two");
int i = pair.First;     //TFirst int
string s = pair.Second; //TSecond string

包含類(lèi)型自變量的泛型類(lèi)型（如上面的 Pair<int,string> ）被稱(chēng)為 構(gòu)造泛型類(lèi)型。

2、基類(lèi)

類(lèi)聲明可以指定基類(lèi)。 在類(lèi)名和類(lèi)型參數(shù)后面加上冒號(hào)和基類(lèi)的名稱(chēng)。 省略基類(lèi)規(guī)范與從 object 類(lèi)型派生相同。 在以下示例中，Point3D 的基類(lèi)是 Point 在第一個(gè)示例中，Point 的基類(lèi)是 object：

public class Point3D : Point
{
    public int Z { get; set; }
    
    public Point3D(int x, int y, int z) : base(x, y)
    {
        Z = z;
    }
}

類(lèi)繼承其基類(lèi)的成員。 繼承意味著一個(gè)類(lèi)隱式包含其基類(lèi)的幾乎所有成員。 類(lèi)不繼承實(shí)例、靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)以及終結(jié)器。 派生類(lèi)可以在其繼承的成員中添加新成員，但無(wú)法刪除繼承成員的定義。 在上面的示例中，Point3D 從 Point 繼承了 X 和 Y 成員，每個(gè) Point3D 實(shí)例均包含三種屬性（X、Y 和 Z）。

可以將類(lèi)類(lèi)型隱式轉(zhuǎn)換成其任意基類(lèi)類(lèi)型。 類(lèi)類(lèi)型的變量可以引用相應(yīng)類(lèi)的實(shí)例或任意派生類(lèi)的實(shí)例。

?例如，類(lèi)聲明如上，Point 類(lèi)型的變量可以引用 Point 或 Point3D：

Point a = new(10, 20);
Point b = new Point3D(10, 20, 30);

二、結(jié)構(gòu)

類(lèi)定義可支持繼承和多形性的類(lèi)型。 它們使你能夠基于派生類(lèi)的層次結(jié)構(gòu)創(chuàng)建復(fù)雜的行為。 相比之下，結(jié)構(gòu)類(lèi)型是較為簡(jiǎn)單的類(lèi)型，其主要目的是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值。 結(jié)構(gòu)不能聲明基類(lèi)型；它們從 System.ValueType 隱式派生。 不能從 struct 類(lèi)型派生其他 struct 類(lèi)型。 這些類(lèi)型已隱式密封。

public struct Point
{
    public double X { get; }
    public double Y { get; }
    
    public Point(double x, double y) => (X, Y) = (x, y);
}

三、接口

接口定義了可由類(lèi)和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的協(xié)定*。 定義接口來(lái)聲明在不同類(lèi)型之間共享的功能。 例如，System.Collections.Generic.IEnumerable<T> 接口定義了一個(gè)遍歷集合（如數(shù)組）中所有項(xiàng)的一致方法。 接口可以包含方法、屬性、事件和索引器。 接口通常不提供所定義成員的實(shí)現(xiàn)，僅指定必須由實(shí)現(xiàn)接口的類(lèi)或結(jié)構(gòu)提供的成員。

接口可以采用 多重繼承。 在以下示例中，接口 IComboBox 同時(shí)繼承自 ITextBox 和 IListBox。

interface IControl
{
    void Paint();
}

interface ITextBox : IControl
{
    void SetText(string text);
}

interface IListBox : IControl
{
    void SetItems(string[] items);
}

interface IComboBox : ITextBox, IListBox { }

類(lèi)和結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。 在以下示例中，類(lèi) EditBox 同時(shí)實(shí)現(xiàn) IControl 和 IDataBound。

interface IDataBound
{
    void Bind(Binder b);
}

public class EditBox : IControl, IDataBound
{
    public void Paint() { }
    public void Bind(Binder b) { }
}

當(dāng)類(lèi)或結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)特定接口時(shí)，此類(lèi)或結(jié)構(gòu)的實(shí)例可以隱式轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的接口類(lèi)型。 例如:

EditBox editBox = new();
IControl control = editBox;
IDataBound dataBound = editBox;

四、枚舉

枚舉類(lèi)型定義了一組常數(shù)值。 以下 enum 聲明了定義不同根蔬菜的常數(shù)：

public enum SomeRootVegetable
{
    HorseRadish,
    Radish,
    Turnip
}

還可以定義一個(gè) enum 作為標(biāo)志組合使用。 以下聲明為四季聲明了一組標(biāo)志。

可以隨意搭配季節(jié)組合，包括 All 值（包含所有季節(jié)）：

[Flags]
public enum Seasons
{
    None = 0,
    Summer = 1,
    Autumn = 2,
    Winter = 4,
    Spring = 8,
    All = Summer | Autumn | Winter | Spring
}

以下示例顯示了前面兩個(gè)枚舉的聲明：

var turnip = SomeRootVegetable.Turnip;

var spring = Seasons.Spring;
var startingOnEquinox = Seasons.Spring | Seasons.Autumn;
var theYear = Seasons.All;

五、可為 null 的類(lèi)型

任何類(lèi)型的變量都可以聲明為“不可為 null”或“可為 null”。 可為 null 的變量包含一個(gè)額外的 null 值，表示沒(méi)有值。 可為 null 的值類(lèi)型（結(jié)構(gòu)或枚舉）由 System.Nullable<T> 表示。 不可為 null 和可為 null 的引用類(lèi)型都由基礎(chǔ)引用類(lèi)型表示。 這種區(qū)別由編譯器和某些庫(kù)讀取的元數(shù)據(jù)體現(xiàn)。 當(dāng)可為 null 的引用在沒(méi)有先對(duì)照 null 檢查其值的情況下取消引用時(shí)，編譯器會(huì)發(fā)出警告。 當(dāng)對(duì)不可為 null 的引用分配了可能為 null 的值時(shí)，編譯器也會(huì)發(fā)出警告。 以下示例聲明了“可為 null 的 int”，并將其初始化為 null。 然后將值設(shè)置為 5。 該示例通過(guò)“可為 null 的字符串” ** 演示了同一概念。

int? optionalInt = default; 
optionalInt = 5;
string? optionalText = default;
optionalText = "Hello World.";

六、元組

C# 支持元組，后者提供了簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法來(lái)將多個(gè)數(shù)據(jù)元素分組成一個(gè)輕型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

通過(guò)聲明 ( 和 ) 之間的成員的類(lèi)型和名稱(chēng)來(lái)實(shí)例化元組，如下例所示：

(double Sum, int Count) t2 = (4.5, 3);
Console.WriteLine($"Sum of {t2.Count} elements is {t2.Sum}.");
//Output:
//Sum of 3 elements is 4.5.

元組為具有多個(gè)成員的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供了一種替代方法