C# 面向对象 - 类与对象

10.1 类与对象

定义类

public class Person
{
    // 字段
    private string _name;
    private int _age;
    
    // 属性
    public string Name
    {
        get { return _name; }
        set { _name = value; }
    }
    
    public int Age
    {
        get { return _age; }
        set { _age = value; }
    }
}

创建对象

// 使用 new 创建对象
Person person = new Person();
person.Name = "Alice";
person.Age = 25;

Console.WriteLine($"{person.Name}, {person.Age}岁");

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10.2 字段与属性

字段

public class User
{
    // 私有字段（通常以下划线开头）
    private string _email;
    private int _loginCount;
    
    // 公共字段（不推荐）
    public string Username;
}

属性

public class Product
{
    // 自动属性
    public string Name { get; set; }
    public decimal Price { get; set; }
    
    // 只读属性
    public string Id { get; }
    
    // 带逻辑的属性
    private int _stock;
    public int Stock
    {
        get { return _stock; }
        set
        {
            if (value < 0)
                throw new ArgumentException("库存不能为负");
            _stock = value;
        }
    }
    
    // 计算属性
    public bool IsInStock => Stock > 0;
}

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10.3 构造函数

基本构造函数

public class Student
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    
    // 无参构造函数
    public Student()
    {
        Name = "Unknown";
        Age = 0;
    }
    
    // 带参构造函数
    public Student(string name, int age)
    {
        Name = name;
        Age = age;
    }
}

// 调用
Student s1 = new Student();
Student s2 = new Student("Alice", 20);

构造函数链

public class Employee
{
    public string Name { get; set; }
    public string Department { get; set; }
    
    public Employee(string name) : this(name, "Unassigned")
    {
    }
    
    public Employee(string name, string department)
    {
        Name = name;
        Department = department;
    }
}

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10.4 this 关键字

public class Point
{
    public int X { get; set; }
    public int Y { get; set; }
    
    public Point(int x, int y)
    {
        this.X = x;  // this 指代当前实例
        this.Y = y;
    }
    
    public Point Move(int dx, int dy)
    {
        this.X += dx;
        this.Y += dy;
        return this;  // 返回当前实例（链式调用）
    }
}

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10.5 对象初始化器

public class Book
{
    public string Title { get; set; }
    public string Author { get; set; }
    public int Year { get; set; }
}

// 传统方式
Book book1 = new Book();
book1.Title = "C# Guide";
book1.Author = "Microsoft";
book1.Year = 2024;

// 对象初始化器
Book book2 = new Book
{
    Title = "C# Guide",
    Author = "Microsoft",
    Year = 2024
};

// 调用构造函数后初始化
Book book3 = new Book("C# Guide")
{
    Author = "Microsoft",
    Year = 2024
};

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10.6 静态成员

静态字段与属性

public class Counter
{
    // 静态字段（所有实例共享）
    private static int _totalCount = 0;
    
    // 静态属性
    public static int TotalCount => _totalCount;
    
    public Counter()
    {
        _totalCount++;
    }
}

// 使用
var c1 = new Counter();
var c2 = new Counter();
Console.WriteLine(Counter.TotalCount);  // 2

静态方法

public class MathHelper
{
    public static double Pi => 3.14159265358979;
    
    public static int Max(int a, int b)
    {
        return a > b ? a : b;
    }
    
    public static double CircleArea(double radius)
    {
        return Pi * radius * radius;
    }
}

// 调用（无需创建实例）
Console.WriteLine(MathHelper.Max(10, 20));  // 20
Console.WriteLine(MathHelper.CircleArea(5));

静态类

public static class StringHelper
{
    public static bool IsNullOrEmpty(string s)
    {
        return string.IsNullOrEmpty(s);
    }
    
    public static string Reverse(string s)
    {
        char[] chars = s.ToCharArray();
        Array.Reverse(chars);
        return new string(chars);
    }
}

// 静态类不能实例化
// var helper = new StringHelper();  // 错误

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10.7 访问修饰符

修饰符	说明
public	任何代码都可访问
private	仅类内部可访问
protected	类和派生类可访问
internal	同一程序集可访问
protected internal	同一程序集或派生类
private protected	同一程序集的派生类

示例

public class BankAccount
{
    // 私有字段
    private decimal _balance;
    
    // 公共属性（只读）
    public decimal Balance => _balance;
    
    // 公共方法
    public void Deposit(decimal amount)
    {
        if (amount > 0)
            _balance += amount;
    }
    
    // 私有方法
    private bool CanWithdraw(decimal amount)
    {
        return amount <= _balance;
    }
}

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10.8 只读字段与常量

readonly 字段

public class Config
{
    // 运行时常量
    public readonly string ConnectionString;
    
    public Config(string connectionString)
    {
        ConnectionString = connectionString;  // 只能在构造函数赋值
    }
}

const 常量

public class Constants
{
    // 编译时常量
    public const double Pi = 3.14159265358979;
    public const int MaxSize = 100;
    public const string AppName = "MyApp";
}

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10.9 析构函数

public class Resource
{
    ~Resource()
    {
        // 清理非托管资源
        Console.WriteLine("资源已释放");
    }
}

// 推荐使用 IDisposable 模式
public class FileHandler : IDisposable
{
    private FileStream _stream;
    
    public void Dispose()
    {
        _stream?.Dispose();
    }
}

// 使用 using 自动释放
using (var handler = new FileHandler())
{
    // 使用资源
}  // 自动调用 Dispose

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10.10 本章小结

• 类是对象的模板，对象是类的实例
• 字段存储数据，属性提供访问控制
• 构造函数初始化对象，支持重载和链式调用
• this 指代当前实例
• 对象初始化器简化对象创建
• 静态成员属于类，不属于实例
• 访问修饰符控制可见性
• readonly 运行时常量，const 编译时常量

练习题

1. 创建 Rectangle 类，计算面积和周长
2. 实现 BankAccount 类，支持存款、取款、查询余额
3. 使用静态方法实现温度转换（摄氏/华氏）
4. 以下代码输出什么？

   class Test { public static int Count = 0; public Test() { Count++; } }
   var t1 = new Test();
   var t2 = new Test();
   Console.WriteLine(Test.Count);