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C#基础09-面向对象关键字

news 2025/10/2 9:33:10

零、文章目录

C#基础09-面向对象关键字

1、new 关键字

（1）作为运算符（创建对象）
  • 作用：在托管堆上分配内存并调用构造函数，返回对象引用。
  • 语法：
ClassName obj = new ClassName();  // 引用类型 
int num = new int();             // 值类型（等价于 int num = 0）
  • 场景：
    • 实例化类、结构体或数组（如 List<int> list = new List<int>();）。
    • 为值类型调用默认构造函数（初始化默认值，如 int 初始化为 0）。
（2）作为修饰符（隐藏继承成员）
  • 作用：显式隐藏基类中的同名成员（字段、方法、属性等），消除编译器警告。
  • 语法：
public class BaseClass {public void Method() => Console.WriteLine("Base");
}public class DerivedClass : BaseClass {new public void Method() => Console.WriteLine("Derived"); // 隐藏基类方法 
}
  • 关键点：
    • 隐藏后，通过派生类实例访问的是新成员；通过基类引用访问原成员。
    • 与 override 区别：new 创建新成员（无多态），override 扩展基类成员（支持多态）。
DerivedClass d = new DerivedClass();
d.Method();       // 输出 "Derived"
((BaseClass)d).Method(); // 输出 "Base"
（3）作为泛型约束（限制类型参数）
  • 作用：要求泛型类型参数必须有公共无参构造函数。
  • 语法：
public class Factory<T> where T : new() {public T Create() => new T(); // 可安全实例化 T 
}
  • 场景：泛型工厂模式（如 Factory<Employee>.Create()）。
（4）注意事项
  • 命名冲突解决：优先使用 new 修饰符而非忽略警告，明确设计意图。
  • 内存管理：new 运算符为引用类型分配堆内存，需注意垃圾回收机制。
  • 值类型优化：new int() 与 int num = 0 等效，编译器自动优化。

2、this 关键字

（1）四大核心作用
  • 区分成员变量与局部变量：当方法参数与类字段同名时，使用 this 明确指定成员变量：
public class Person {private string name;public void SetName(string name) {this.name = name; // this.name 指代成员变量，name 为参数}
}
  • 链式调用构造函数：在构造函数中使用 this 调用同类其他构造函数，减少代码重复：
public class Student {public string Name;public int Age;public Student(string name) : this(name, 18) { } // 调用下方构造函数public Student(string name, int age) {Name = name;Age = age;}
}
  • 传递当前对象引用：将当前实例作为参数传递给其他方法或类：
public class Logger {public void Log(object obj) { /* 记录对象状态 */ }
}
public class User {public void Save() {new Logger().Log(this); // 传递当前 User 实例 }
}
  • 支持扩展方法：为现有类型添加新方法时，this 修饰首参数以绑定目标类型，无需修改源码即可增强类型功能
public static class StringExtensions {public static bool IsNumeric(this string str) { // this 绑定 string 类型return double.TryParse(str, out _);}
}
// 调用："123".IsNumeric();
（2）关键限制与注意事项
场景是否允许使用 this说明
静态方法（static）❌ 禁止静态方法无实例上下文，使用将导致编译错误
静态属性访问器❌ 禁止同静态方法限制
结构体（struct）⚠️ 受限this
在结构体中是只读变量（不可修改引用）
构造函数链式调用✅ 推荐仅限构造函数首行使用（如 : this(...)）
（3）最佳实践与性能建议
  • 避免冗余使用：成员访问若无命名冲突，可省略 this（如 name = "Alice" 替代 this.name = "Alice"），提升代码简洁性。
  • 慎用于高频调用场景：this 本身无性能开销，但过度链式构造函数可能增加初始化复杂度。
  • 索引器实现 ：通过 this[...] 语法定义类索引器，使对象支持类似数组的访问方式，增强数据封装灵活性。
public class Collection {private int[] data = new int[10];public int this[int index] {get => data[index];set => data[index] = value;}
}
// 调用：Collection col = new(); col[0] = 100;
（4）错误用法示例
public class Example {private int id;public static void Print() {Console.WriteLine(this.id); // 错误：静态方法中禁止使用 this }
}
  • ❌ 编译错误：CS0120: 非静态字段、方法或属性“Example.id”要求对象引用。

3、base关键字

（1）核心用途
  • 调用基类构造函数
    • 当基类没有无参构造函数时，必须在派生类构造函数中通过base(参数)显式调用基类构造函数
    • 若未显式调用，编译器会尝试调用基类无参构造；若无参构造不存在，则编译报错
public class Animal {public Animal(string name) => Console.WriteLine($"Animal: {name}");
}
public class Dog : Animal {public Dog(string name) : base(name) {  // 显式调用基类构造函数Console.WriteLine("Dog created");}
}
  • 调用基类被重写的方法
    • 子类重写基类虚方法（override）后，可通过base.方法名()保留基类逻辑
    • 适用于扩展而非完全替换基类方法的场景
public class Base {public virtual void Show() => Console.Write("Hello");
}
public class Derived : Base {public override void Show() {base.Show();  // 调用基类方法Console.Write(" World");  // 扩展新逻辑}
}
// 输出："Hello World"
  • 访问基类被隐藏的成员
    • 当子类使用new关键字隐藏基类同名成员时，可通过base访问基类原始成员
public class Parent { public int Value = 100; }
public class Child : Parent {new public int Value = 200;  // 隐藏基类成员public void PrintBase() => Console.WriteLine(base.Value);  // 输出100
}
（2）关键限制与注意事项
  • 适用场景限制：
    • 仅在实例构造函数、实例方法或属性访问器中有效，静态方法中不可使用。
    • 只能访问直接基类的成员，无法跨级访问更高层基类。
  • 构造函数调用规则：
    • 若基类存在无参构造函数，子类可省略: base()（编译器自动调用）；
    • 若基类只有有参构造，子类必须显式调用base并传参。
  • 与this的区别：this指向当前类实例，base指向直接基类实例。两者可结合使用（如this.Name vs base.Name）。
（3）典型场景速查表
场景代码示例作用
初始化基类字段public Child(int x) : base(x) { }确保基类数据正确初始化
扩展基类方法逻辑base.Method(); /*新增逻辑*/复用基类方法并增强功能
解决父子类成员名冲突int val = base.Field;访问被隐藏的基类成员
  • 注意：滥用base可能破坏封装性。优先通过重写设计扩展逻辑，而非频繁绕过继承层级。

4、static关键字

（1）核心作用
  • 全局共享性
    • 修饰的成员（变量/方法）不属于对象实例，而是属于类本身
    • 所有实例共享同一份内存空间，修改一处即全局生效
class Counter {public static int Count = 0;  // 所有实例共享 public Counter() { Count++; }
}
// 测试 
var c1 = new Counter(); 
var c2 = new Counter();
Console.WriteLine(Counter.Count); // 输出 2
  • 直接访问性：无需实例化类，通过 类名.成员 直接访问

Math.Pow(2, 3); // 经典静态方法调用

（2）五大使用场景
  • 静态成员变量
    • 特点：
      • 类加载时初始化，生命周期 = 应用程序域生存期
      • 默认值：数值型为 0，引用类型为 null
    • 典型用途：
      • 全局配置项（如日志开关）
      • 跨实例共享数据（如计数器）
  • 静态方法
    • 规则：
      • 只能访问静态成员，不可调用实例方法/属性
      • 不能使用 this 或 base 关键字
    • 典型用途：
      • 工具类方法（如 File.ReadAllText()）
      • 工厂模式创建对象
public static Logger CreateLogger() { return new FileLogger(); 
}
  • 静态类
    • 强制约束：
      • 类本身必须标记 static，且仅包含静态成员
      • 不可被实例化或继承（本质是 sealed abstract 类）
    • 典型用途：
      • 工具类（如 System.Math）
      • 扩展方法容器（需配合 this 参数）
  • 静态构造函数
    • 特性：
      • 在类首次被访问时自动执行，且仅执行一次
      • 无参数和访问修饰符
    • 典型用途：初始化静态成员或加载资源
class ConfigLoader {public static string ApiKey;static ConfigLoader() {ApiKey = File.ReadAllText("key.txt"); // 初始化}
}
  • 静态局部变量 (C# 8.0+)
    • 作用域：方法内定义，但生命周期延长至应用程序结束
    • 典型用途：跨方法调用保持状态（替代全局变量）
void TrackCall() {static int callCount = 0; callCount++;Console.WriteLine($"Called: {callCount} times");
}
（3）关键注意事项
  • 线程安全问题：静态成员默认非线程安全，高并发时需加锁
private static readonly object _lock = new object();
public static void UpdateResource() {lock(_lock) { // 修改共享资源 }
}
  • 内存泄漏风险：静态引用对象不会被 GC 回收，需手动解除引用
static List<byte[]> _cache = new List<byte[]>();
// 长期持有大对象 → 可能泄漏
  • 初始化顺序：静态成员初始化顺序不可控，避免循环依赖
  • 测试困难：静态成员难以 Mock，过度使用降低代码可测试性
（4）最佳实践建议
  • 适用场景
    • ✅ 无状态工具方法（如数学计算）
    • ✅ 全局配置项（如应用设置）
    • ✅ 共享只读资源（如本地化字典）
  • 规避场景
    • ❌ 频繁修改的共享状态（优先用依赖注入）
    • ❌ 替代单例模式（需控制初始化时机的场景）
  • 性能优化
    • 只读静态数据标记 readonly 或 const
    • 延迟初始化用 Lazy<T> 减少启动开销
private static readonly Lazy<Logger> _logger = new Lazy<Logger>(() => new Logger());
public static Logger Instance => _logger.Value;
（5）内存模型

5、sealed关键字

（1）核心功能与使用场景
  • 密封类（Sealed Class）
    • 作用：禁止其他类继承（相当于 Java 的 final）。
    • 典型场景：
      • 工具类（如 System.String），防止继承破坏设计逻辑。
      • 安全性要求高的类（如加密模块），避免恶意重写核心方法。
    • 语法：
sealed class MyClass { /* 类成员 */ }
  • 密封方法（Sealed Method）
    • 作用：阻止子类重写父类的虚方法。
    • 强制要求：必须与override联用，不能修饰非虚方法。
    • 语法：
class Base {  public virtual void Method() { }  
}  
class Derived : Base {  public sealed override void Method() { } // 禁止孙类重写  
}
（2）关键技术特性
  • 性能优化
    • 密封类无派生类，JIT 编译器可将虚方法调用转为非虚调用，提升执行效率。
    • 示例：高频调用的密封类方法（如数学计算库）可减少运行时开销。
  • 设计约束
    • ❌ 禁止与 abstract 联用：抽象类要求被继承，而密封类禁止继承。
    • ❌ 不可修饰静态方法或属性：静态成员默认不可重写，无需密封。
  • 替代方案
    • 若需子类重写父类方法但限制孙类重写，可在中间层方法添加 sealed。
（3）最佳实践与注意事项
  • 使用原则：
    • 慎用密封类：过度使用会降低代码扩展性，仅用于明确无需继承的场景。
    • 文档化理由：在代码注释中说明密封原因（如安全或性能需求）。
  • 常见误区：
    • 误用作“优化手段”：除非性能测试证明瓶颈在虚方法调用，否则优先考虑代码可维护性。
    • 混淆 new 与 sealed：
      • sealed：禁止重写（要求方法原本是虚方法）。
      • new：隐藏父类同名方法（非重写）。
（4）综合示例
// 密封类示例  
sealed class EncryptionService {  public void Encrypt(string data) { /* 核心加密逻辑 */ }  
}  // 密封方法示例  
class Vehicle {  public virtual void StartEngine() { }  
}  
class Car : Vehicle {  public sealed override void StartEngine() { // 固定启动流程 }  
}  
class SportsCar : Car {  // 编译错误：无法重写密封方法 StartEngine()  
}
  • 设计提示：在框架开发中，密封核心类（如 System.IO.File）可确保行为一致性。
http://www.dtcms.com/a/431645.html

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