摘要:C#是建立在C++的語法和語義的,可以讓C語言編程人員利用.NET和通用語言運行庫帶來的便利。盡管從C++轉向C#是相對容易的,但仍然有些地方值得我們注意。在這篇文章中我們將探索其中的一些新特性,如碎片收集、屬性、foreach-loop循環和界面等。
每隔10年左右,編程人員就需要花費大量的時間和精力去學習新的編程技術。在80年代是Unix和C,90年代是Windows和C++,現在又輪到了微軟的.NETFramework和C#。盡管需要學習新的技術,但由此帶來的好處卻遠高於付出的勞動。幸運的是,使用C#和.NET進行的大多數工程的分析和設計與在C++和Windows中沒有本質的變化。在本篇文章中,我將介紹如何實現由C++到C#的飛躍。
已經有許多文章介紹過C#對C++的改進,在這裡我就不再重復這些問題了。在這裡,我將重點討論由C++轉向C#時最大的變化:由不可管理的環境向可管理的環境的變化。此外,我還會提出一些C#編程人員容易犯的錯誤供大家參考,此外,還將說明一些C#語言的能夠影響編程的新功能。
C++的設計目標是低級的、與平台無關的面向對象編程語言,C#則是一種高級的面向組件的編程語言。向可管理環境的轉變意味著你編程方式思考的重大轉變,C#不再處理細微的控制,而是讓架構幫助你處理這些重要的問題。例如,在C++中,我們就可以使用new在棧中、堆中、甚至是內存中的某一特定位置創建一個對象。
在.NET的可管理環境中,我們再不用進行那樣細微的控制了。在選擇了要創建的類型後,它的位置就是固定的了。簡單類型(ints、double和long)的對象總是被創建在棧中(除非它們是被包含在其他的對象中),類總是被創建在堆中。我們無法控制對象是創建在堆中哪個位置的,也沒有辦法得到這個地址,不能將對象放置在內存中的某一特定位置。(當然也有突破這些限制的方法,但那是很另類的方法。)我們再也不能控制對象的生存周期,C#沒有destructor。碎片收集程序會將對象所占用的內存進行回收,但這是非顯性地進行的。
正是C#的這種結構反映了其基礎架構,其中沒有多重繼承和模板,因為在一個可管理的碎片收集環境中,多重繼承是很難高效地實現的。
C#中的簡單類型僅僅是對通用語言運行庫(CLR)中類型的簡單映射,例如,C#中的int是對System.Int32的映射。C#中的數據類型不是由語言本身決定的,而是由CLR決定的。事實上,如果仍然想在C#中使用在VisualBasic中創建的對象,就必須使自己的編程習慣更符合CLR的規定。
另一方面,可管理的環境和CLR也給我們帶來了好處。除了碎片收集和所有.NET語言中統一的數據類型外,它還提供給我們一個功能強大的面向組件的編程語言,無須對後期綁定提供特別的支持,類型發現和後期綁定都是被內置在語言中的。屬性是C#語言中的第一類的成員,事件和代理也是。
可管理環境最主要的優點是.NETFramework。盡管在所有的.NET語文中都可以使用這種框架,但C#可以更好地使用.NET框架中豐富的類、接口和對象。
C#看起來與C++非常相似,這使得我們在由C++轉向C#時比較輕松,但其中也有一些容易出錯的地方。在C++中編寫得非常漂亮的代碼,在C#中會不能通過編譯,甚至會出現意想不到的結果。C#與C++之間在語法上的變化並不大,編譯器能夠發現這二者之間大部分的差異,我在這裡就不再多費筆墨了,在這裡我介紹幾個容易出問題的比較重要的變化:
在C#中,值類型和引用類型數據是有區別的。簡單類型(int、long、double等)和結構屬於值類型數據,類和對象屬於引用類型數據。除非是包含在引用類型的變量中,與在C++中一樣,值類型變量的值存儲在棧中。引用類型的變量也存儲在棧中,但它的值是一個存儲在堆中的對象的地址,這一點也與C++類似。值類型變量是將自己的值傳遞給方法,而引用類型變量則將自己的指針傳遞給方法。
C#中的結構與C++中有非常明顯的區別。在C++中,結構更象是類,除了缺省的繼承外,其缺省的訪問權限是public而不是private。在C#中,結構與類截然不同,它是用來封裝輕型對象的,是值類型的數據類型,在傳遞時傳送的是變量的值,而不是其地址。此外,它們也有一些不適用於類的限制,例如,它是不能繼承的,也沒有除System.ValueType之外的基本類。結構還不能定義一個缺省的constructor。
另一方面,由於結構比類的效率要高,因此它非常適合於創建輕型對象。因此,如果它的缺點對你的軟件沒有影響,使用結構比使用類效率要高得多,尤其是對於小對象而言。
在C#中,所有的東西都是由繼承Object得到的,包括創建的類和int、structs等值類型的變量。Object類提供了一些有用的方法,例如ToString,使用ToString的一個例子是與System.Console.WriteLine一起使用,它可以接受一個字符串和許多對象。與使用printf語句不同,要使用WriteLine,需要提供代換變量。假設myEmployee是用戶定義的Employee類的一個實例,myCounter是用戶定義的Counter類的一個實例:
myEmployee,myCounter);
其中的WriteLine會調用每個對象的Object.ToString方法,替換作為參數返回的變量。如果Employee類不覆蓋ToString,就會調用缺省的實現(由System.Object繼承得到的),它將把類的名字作為一個字符串返回。Counter會覆蓋ToString,返回一個整型的變量,因此,上面代碼的輸出為:
如果向WriteLine傳遞一個整型變量會發生什麼情況呢?由於不能對整型變量調用ToString,編譯器將自動將整型變量封裝在一個對象的實例中。當WriteLine調用ToString時,對象就會返回表示整型變量值的字符串。下面的代碼就說明了這個問題:
類的使用
//不覆蓋ToString的類
publicclassEmployee
{
}
//覆蓋了ToString的類
publicclassCounter
{
privateinttheVal;
publicCounter(inttheVal)
{
this.theVal=theVal;
}
publicoverridestringToString()
{
Console.WriteLine("CallingCounter.ToString()");
returntheVal.ToString();
}
}
publicclassTester
{
publicstaticvoidMain()
{
//創建類的實例
Testert=newTester();
//調用非靜態成員
//(mustbethroughaninstance)
t.Run();
}
//演示調用ToString的非靜態方法
publicvoidRun()
{
EmployeemyEmployee=newEmployee();
CountermyCounter=newCounter(12);
Console.WriteLine("Theemployee:{0},thecountervalue:{1}",
myEmployee,myCounter);
intmyInt=5;
Console.WriteLine("Herearetwointegers:{0}and{1}",17,myInt);
}
}
與C++中相同,C#中的方法也只能有一個返回值。在C++中,我們通過將指針或索引作為參數而克服了這個限制,被調用的方法改變其中的參數,調用方法就可以得到新的值了。
向方法中傳遞一個索引作為參數時,只能嚴格地按傳遞索引或指針所能夠提供的方式訪問原來的對象。對於值類型變量而言,就不能采用這種方法了。如果要通過引用型參數傳遞值型變量,就需要在其前面加上ref關健字。如下所示:
需要注意的是,既需要在方法的定義中使用ref關健字,也需要在對方法的實際調用中使用ref關健字。
現在,我們可以在調用方法中定義age、ID和yearsServed變量,並將它們傳遞給GetStats,得到改變後的值。
C#要求明確的賦值,也就是說,在調用GetStats方法之前,必須對age、ID和yearsServed這三個局部變量進行初始化,這一工作似乎有點多余,因為我們僅僅使用它們從GetStats中得到新的變量的值。為了解決這一問題,C#提供了out關健字,表示我們可以向方法中傳遞沒有被初始化的變量,這些變量將通過引用變量的方式進行傳遞: