.NET中的特殊類型成員
2024-07-10 12:59:59
供稿：網(wǎng)友
.net中的特殊類型成員
----微軟 .net平臺系列文章之三
譯文/趙湘寧
在前面的兩篇文章中，我們研究了類型的基礎(chǔ)知識。本文我們將考察類型能定義的某些特殊成員。在大力簡化處理類型及其對象實例需要的語法方面，這些類型有助于面向?qū)ο笤O(shè)計。
類型構(gòu)造器
你已經(jīng)熟悉了什么是構(gòu)造器，它負(fù)責(zé)對象實例狀態(tài)的初始化。除了實例構(gòu)造器以外，microsoft(r).net公共語言運行時（clr）還支持類型構(gòu)造器（也叫做靜態(tài)構(gòu)造器、類構(gòu)造器或類型初始化）。類型構(gòu)造器可被應(yīng)用到接口，類和數(shù)值類型。它允許任何在類型中聲明的成員被訪問之前實現(xiàn)必要的初始化。類型構(gòu)造器不需要參數(shù)并且總是返回void類型。類型構(gòu)造器只訪問類型的靜態(tài)字段并且其通常的目的是初始化這些字段。在類型的任何實例被創(chuàng)建之前以及類型的任何靜態(tài)字段或方法被引用之前，必須要保證已經(jīng)運行了類型構(gòu)造器。
許多語言（包括c#）在定義類型時都自動產(chǎn)生類型構(gòu)造器。但是某些語言需要顯式（手工）實現(xiàn)類型構(gòu)造器。
為了理解類型構(gòu)造器，讓我們研究一下列在c#中定義的類型：
class atype {
static int x = 5;
}
在建立這個代碼時，編譯器自動地為產(chǎn)生atype類型構(gòu)造器。這個構(gòu)造器負(fù)責(zé)初始化靜態(tài)字段x為值5。如果你使用ildasm，很容易認(rèn)出類型構(gòu)造器方法，因為它們的名字都是.cctor（對于類構(gòu)造器而言）。
在c#中，通過在類型中定義靜態(tài)構(gòu)造器方法，你可以自己實現(xiàn)類型構(gòu)造器。關(guān)鍵字static的使用意味著這時類型構(gòu)造器，而不是實例構(gòu)造器。下面是一個非常簡單的例子：
class atype {
static int x;
static atype() {
x = 5;
}
}
這個類型定義與前面的相同。注意類型構(gòu)造器決不能試圖創(chuàng)建自己的類型實例，而且構(gòu)造器也不能引用類型的非靜態(tài)成員。
最后，如果你用c#編譯器編譯下列代碼，它產(chǎn)生單獨的類型構(gòu)造器方法：
class atype {
static int x = 5;
static atype() {
x = 10;
}
}
這個構(gòu)造器首先初始化x=5，然后，初始化x=10。換句話說，編譯器產(chǎn)生的結(jié)果類型構(gòu)造器首先包含靜態(tài)字段的初始化代碼，隨后是類型構(gòu)造器的代碼。
屬性
許多類型定義的屬性可以被重新獲得或修改。這些屬性常常都是用類型字段成員來實現(xiàn)的。例如，下面是包含有兩個字段的類型定義：
class employee {
public string name;
public int32 age;
}
如果創(chuàng)建這個類型的實例，那么很容易用以下代碼得到或設(shè)置屬性：
employee e = new employee();
e.name = "jeffrey richter"; // 設(shè)置名字屬性
e.age = 36; // 設(shè)置年齡屬性
console.writeline(e.name); // 顯示 "jeffrey richter"
用這種方式使用屬性非常普通。但以我的觀點看，上述代碼不會向列出的那樣被實現(xiàn)。面向?qū)ο笤O(shè)計和編程的立約之一便是數(shù)據(jù)抽象。它的意思就時類型字段不能用公共字段暴露出來，因為它太容易被修改，太容易讓人寫出不恰當(dāng)?shù)厥褂眠@個字段的代碼，從而破壞對象的狀態(tài)。例如，某人很容易編寫下面的代碼破壞employee對象：
e.age = -5; //人的年齡怎么會是-5呢？
所以說，在設(shè)計類型時，我強(qiáng)烈建議所有字段都是私有的（private）或至少是受保護(hù)的（protected）——決不要公共的（public）。然后，讓使用類型的人能get或set屬性，專門為此提供方法。打包對字段的訪問的方法就叫做存取器（或訪問器方法）方法。這些方法能隨時實現(xiàn)完整性檢查并保證對象的狀態(tài)不被破壞。例如，我重寫了前面定義過的employee類，代碼如圖一。雖然這是一個簡單的例子，但你能從中明白抽象數(shù)據(jù)字段的巨大好處，你還能從中明白如何輕松實現(xiàn)只讀屬性，或者僅僅通過不去實現(xiàn)某個存取器方法來輕松達(dá)到只寫屬性。
圖一中顯示的數(shù)據(jù)抽象方法有兩個缺點。第一，因為要實現(xiàn)附加的函數(shù)，所以要多寫一些代碼。第二，類型的使用者現(xiàn)在必須要調(diào)用方法而不是僅僅引用單個的字段名：
e.setage(36); // updates the age
e.setage(-5); // throws an exception
我想，所有的人都會同意這些缺點與其優(yōu)點比起來顯得微不足道，但運行時仍然提供了一種屬性機(jī)制，多少使得第一個缺點容易忍受了，并且完全消除了第二個缺點。
圖二中的類使用了屬性，其功能和圖一所示的類相同。正如你所看到的，屬性簡化了一些代碼，但更重要的是允許調(diào)用這項下面一樣寫自己的代碼：
.age = 36; // 更新年齡
e.age = -5; // 擲出異常throws an exception
get屬性存取器的返回值和傳遞到set屬性存取器參數(shù)值類型相同。set屬性存取器的返回值是void，而get屬性存取器沒有入口參數(shù)。屬性可以是靜態(tài)的、虛擬的、抽象的、內(nèi)部的、私有的、保護(hù)的或公共的。另外，屬性可以在接口中定義，關(guān)于這一點將在后面討論。
我還應(yīng)該指出屬性不必于字段關(guān)聯(lián)。例如，類型system.io.filestream定義了一個長度屬性，它返回流中的字節(jié)數(shù)。當(dāng)長度屬性的get方法被調(diào)用時，這個長度不是由字段提供，而是調(diào)用另一個函數(shù)請求底層操作系統(tǒng)返回打開文件流的字節(jié)數(shù)。
當(dāng)你創(chuàng)建屬性時，編譯器實際上發(fā)出專門的get_proname和/或set_proname存取器方法（這里proname是屬性名）。大多數(shù)編譯器會理解這些專用方法并允許開發(fā)人員存取這些有專門屬性語法的方法。但是，遵守公共語言運行時規(guī)范的編譯器不需要完全支持屬性，只要支持專用存取方法調(diào)用即可。
另外，對于完全支持屬性的編譯器來說，在定義和使用屬性時使用的語法稍有不同，例如帶受管擴(kuò)展的c++需要使用_property關(guān)鍵字。
索引屬性
某些類型，如system.collections.sortedlist暴露邏輯元素列表。為了能輕松存取這種類型中的元素，可以定義一個索引屬性（也叫索引器-indexer）。圖三顯示的是一個索引屬性的例子，其索引器的的使用極其簡單：
bitarray ba = new bitarray(14);
for (int x = 0; x < 14; x++) {
// 置所有偶數(shù)位為“on”
ba[x] = (x % 2 == 0);
console.writeline("bit " + x + " is " + (ba[x] ? "on" : "off"));
}
圖三的bitarray例子中，索引器帶一個int32參數(shù)：bitposition。索引器必須至少帶一個參數(shù)，參數(shù)個數(shù)可以是兩個或更多。這些參數(shù)（以及返回類型）可以是任何類型。創(chuàng)建以string作為參數(shù)的索引器查找聯(lián)合數(shù)組中的值是十分普通的事情。一種類型可以提供多個索引器，只要其原型不同。
就像set屬性，set索引器存取方法包含一個隱藏的參數(shù)，值，當(dāng)存取方法被調(diào)用時，它表示想得到一個新的值。bitarray的set存取方法顯示了這個參數(shù)值的使用。
一個設(shè)計良好的索引器應(yīng)該具備get和set兩個存取方法。即便你能只實現(xiàn)get存取方法（對于只讀語義）或者只實現(xiàn)set存取方法（對于只寫語義），建議你的索引器實現(xiàn)兩個存取器。理由很簡單，索引的使用者不希望只有半個行為。例如，當(dāng)編寫下面兩行代碼時，使用者不想看到編譯器出錯：
string s = someobj[5]; // 如果有存取器，編譯 ok
someobj[5] = s; //如果沒有存取器，編譯出錯
索引器總是起類型實例的作用，并且不能被聲明為靜態(tài)。但它可以是公共的、私有的、保護(hù)的或內(nèi)部的。
當(dāng)你創(chuàng)建索引屬性時，編譯器實際上會發(fā)布專門的get_item和/或set_item存取器方法。大多數(shù)編譯器都會理解這些專門的方法并且會允許開發(fā)人員利用專門的索引屬性語法存取這些方法。但是，與cls（公共語言系統(tǒng)）兼容的編譯器不需要完全支持索引屬性；只要編譯器支持專用存取器調(diào)用即可。
同樣，對于完全支持索引屬性的編譯器在定義和使用這些屬性的時候，需要的語法稍有差別。例如，c++受管擴(kuò)展需要使用_property關(guān)鍵字。
結(jié)論
本文中所討論的概念對于所有.net的程序員來說極其重要。我所提到的特殊的類型成員使組件成為公共語言運行時最重要的內(nèi)容。也就是說，現(xiàn)代組件被設(shè)計成支持屬性。
下一篇文章我將介紹委派和事件成員，因為它們與基于組件的應(yīng)用開發(fā)和設(shè)計是不可分割的一個整體。
