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C#箴言之用屬性來訪問類的私有成員

編輯:關於C語言
 在程序中,難免要訪問某個對象的私有成員。那麼以前實現這類功能的方法有兩種,第一種方法最簡單,就是把成員訪問符從“private”改為“public”即可;而另一個就是提供公有的成員訪問函數來進行訪問。那麼現在用C#編寫程序,就不再需要采用前面所說的兩種方法了,而直接使用屬性來完成。

  首先來看看三種方法的如何實現以及調用的,這裡用一個例子來說明,即訪問“EmployeeInfo”類的私有成員strName,具體如下表格所示。

  private string strName; 訪問方法 修改成員訪問符 修改:
private string strName;
為:
public string strName;
EmployeeInfo empNew...;
string strNameValue = empNew.strName;
empNew.strName = "me";
公有成員函數 增加如下兩個成員函數:
public string getName()
{
 return strName;
}

public void setName( string Name )
{
 strName = Name;
}
EmployeeInfo empNew...;

string strNameValue = empNew.getName();

empNew.setName( "me" );
屬性 增加如下屬性:
public string Name
{
 get{ return strName;}
 set{ strName = value; }
}
EmployeeInfo empNew...;
string strNameValue = empNew.Name;
empNew.Name = "me";

  那麼這三種方法有什麼區別呢,用如下的表格,可以更好的說明三者的區別。

  類的封裝性 代碼安全性 代碼繁瑣性 代碼效率 修改成員訪問符 破壞類的封裝 存在潛在危險 簡便 最高 公有成員函數 沒有破壞 安全 繁瑣,而且調用不直接 最低 屬性 沒有破壞 安全 簡便 僅次於第一種方法    (備注:這裡用紅色表明每一子項中最不好的)

  因此可以看出使用屬性不但沒有破壞類的封裝性,沒有減弱代碼的安全性,而且和第一種方法一樣簡便,只是在效率方面要略低於第一種方法。但總體看來,在C#中用屬性來訪問類的私有成員是不二的選擇。

  不過對於使用屬性,以及如上表格所說的,難免會有人產生如下一些疑問。

  疑問一:就是用屬性是否能達到成員函數那樣的效果,即完成復雜的代碼操作。

  其實屬性的底層實現是借助於成員函數,只不過這部分轉換是由系統幫忙做的,所以在編寫屬性的時候,可以像編寫成員函數一樣,即在成員函數中所能寫的代碼片斷,完全可以在屬性中套用。下面就貼出屬性所轉換的微軟中間語言(MSIL)代碼。

.property instance string Name()
{
 .get instance string NameSpace.EmployeeInfo::get_Name()
 .set instance void NameSpace.EmployeeInfo::set_Name(string)
}// end of property EmployeeInfo::Name

.method public hidebysig specialname instance string get_Name() cil managed
{
 ...
}// end of method EmployeeInfo::get_Name

.method public hidebysig specialname instance void set_Name(string 'value') cil managed
{
 ...
}// end of method EmployeeInfo::set_Name

  如上就是前面EmployeeInfo類的Name屬性所轉換的中間語言代碼(不過省略了函數的具體實現代碼,因為這裡並不是為了研究中間語言代碼,如果需要對這部分有更多地了解,參看中間語言相關書籍)。

  疑問二:就是用屬性的效率是否僅次於第一種方法。

  從上面很容易看出,屬性在編譯的時候會轉換成和成員函數一樣的代碼,那麼它的效率應該和成員函數是一樣的。其實並不是這樣,因為JIT編譯器會把屬性所轉換成的兩個成員函數作為內聯函數,這樣效率會提高很多。(注:內聯函數是代碼被插入到調用者代碼處的函數,通過避免函數調用所產生的額外開銷,從而提高執行效率。不過書中也提到,即使不是內聯函數,成員函數相對於方法一的效率損失也是微乎其微的。)

  用C#寫程序,一提到屬性,大家都會編寫。其實在屬性中,可以產生很多應用,接著來就分別說明。

  <!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->在屬性中使用索引符,例如像“ArrayList[i]”來訪問ArrayList某個成員。這裡需要注意的是,屬性名以及索引參數的編碼格式是固定的,如“this […]”。不過索引參數可以是多個,而且不光支持整型參數,還可以使用其他類型參數。例如:

public ReturnValueType this[ ParType1 parValue1, ParType2 parValue2]
{
 get{...}
 set{...}
}

  <!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->可以給屬性操作加上互斥鎖,以防止多線程操作時而產生的並發錯誤,具體如下。

public string Name
{
 get
 {
  lock(this)
  {
   return strName;
  }
 }
 set
 {
  lock(this)
  {
   strName = value;
  }
 }
}

  <!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->書上還提到屬性的其他應用,例如:通過接口來實現在一個類中同時提供只讀屬性以及非只讀屬性。但是我個人認為,雖然這樣可以實現,但是會產生歧義,即在一個類中提供兩個不同版本的屬性,破壞了類的一致性,所以我並不推薦這麼做。

  接著,要說說編寫屬性的時候,需要注意些什麼,我個人認為有如下兩點大的方面。

  第一個就是編寫屬性get部分的時候,如果當前屬性的類型是引用類型的話,且不想通過屬性來修改局部成員的話,最好返回局部成員的copy,而不是成員本身。

  例如:

public class class1
{
 string _data;
 public class1( string data )
 {
  _data = data;
 }

 public string Data
 {
  get{ return _data;}
  set{ _data = value;}
 }
}

public class class2
{
 private class1 myClass1 = null;
 public class1 Class1
 {
  get{ return myClass1; }
 }

 public string Data
 {
  get{ return myClass1.Data;}
 }

 public class2( string data )
 {
  myClass1 = new class1( data );
 }
}

  如果按照如上所寫,那麼class2對象可以通過Class1.Data屬性訪問和修改局部成員myClass1某些值,這樣就可以修改了myClass2的私有成員myClass1的值,即會產生潛在錯誤。

  例如:

class1 myClass1 = myClass2.Class1;
myClass1.Data = "test2";

  如何避免這類錯誤呢,那麼首先需要修改Class1屬性的編寫,其次在class1類需要提供Clone函數或者其他copy函數,具體如下:

public class class1:ICloneable
{
 string _data;
 public class1( string data )
 {
  _data = data;
 }

 public string Data
 {
  get{ return _data;}
  set{ _data = value;}
 }

 #region ICloneable Members

 public object Clone()
 {
  // TODO: Add class1.Clone implementation
  return new class1( _data );
 }
 #endregion
}

public class class2
{
 private class1 myClass1 = null;
 public class1 Class1
 {
  get{ return myClass1.Clone() as class1; }
 }

 public string Data
 {
  get{ return myClass1.Data;}
 }

 public class2( string data )
 {
  myClass1 = new class1( data );
 }
}

  第二個需要注意的是編寫屬性set部分的時候,這裡需要對參數進行有效性檢查。因為屬性是外界修改類的私有成員的入口,為了避免因為私有成員不正確而產生的錯誤,所以在進行屬性set的時候要進行有效性檢查,從而保證私有成員對於整個類來說是有效的。

  那麼在實際應用當中,與屬性密切相關的就是實現兩個窗體之間數據訪問,這可能是寫WinForm程序最基本的。不過很遺憾的是,網上在回答此類問題的時候,很多人都建議用第一種方法來解決。

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