C#知识补充(一)——ref和out、成员属性、万物之父和装箱拆箱、抽象类和抽象方法、接口

写在前面：

写本系列**(自用)** 的目的是回顾已经学过的知识、记录新学习的知识或是记录心得理解，方便自己以后快速复习，减少遗忘**。C#中某些内容在初学的时候没学明白，在这里巩固一下。所以知识点不会连贯，是零散的。**

一、ref和out

ref和out是函数参数的修饰符。

1、ref和out的使用

ref和out在使用上是相同的，需要在函数中传入ref或者out修饰的参数，只需要直接在函数参数前加上ref/out即可，像这样：

static void ChangeValueRef(ref int value)

同样的，在调用该函数时，传参也需要加上ref：

ChangeValueRef(ref a);

ref和out修饰的参数，相当于引用，在函数内部改变了该参数的值，在函数外部的实参也会被改变，如下所示：

class Program
{
    static void ChangeValueRef(ref int value)
    {
        value = 3;
    }

    static void ChangeValue(int value)
    {
        value = 3;
    }

    static void ChangeValueOut(out int value)
    {
        value = 5;
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        int a = 1;

        ChangeValue(a);
        Console.WriteLine(a);

        ChangeValueRef(ref a);
        Console.WriteLine(a);

        ChangeValueOut(out a);
        Console.WriteLine(a);
    }
}

2、ref和out的区别

ref传入的变量必须初始化，out不用；out必须在内部赋值，ref不用。并且out无论在外部有没有初始化都视为没有初始化。

如下例所示，声明变量b但是不初始化b，如果将b传入ChangeValueRef()就会报错，但是可以传入函数ChangeValueOut()。

如果将ChangeValueOut()内部的value = 5注释了，也就是不在函数体内对value复制，那么ChangeValueOut()就会报错，ChangeValueRef()不会。

通俗来讲就是ref买票上车，out上车买票。

class Program
{
    static void ChangeValueRef(ref int value)
    {
        value = 3;
    }

    static void ChangeValueOut(out int value)
    {
        value = 5;
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        int b;
        //ChangeValueRef(ref b);
        ChangeValueOut(out b);
        Console.WriteLine(b);
    }
}

二、成员属性

属性可以解决public、private、protected的局限性。属性可以让成员变量在外部只能获取，不能修改；或者只能修改，不能获取。

1、基本语法

属性的基本语法是：

访问修饰符 类型 属性名

{

get语句块

set语句块

}

其中，get必须有返回值，通过这个属性可以得到私有的成员变量。set语句块中有默认的value关键字，用于表示外部传入的值，value的类型和属性的类型一致。如下所示，定义了一个属性Name，并且在Main函数中通过p.Name获取到了私有的Name值以及修改这个值。

class Person 
{
    private string name;
    private int age;
    private int money;
    private bool sex;

    public string Name//属性
    {
        get
        {
            return name;
        }
        set
        {
            name = value;
        }
    }
}

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Person p = new Person();
        //使用属性
        p.Name = "Max";
        Console.WriteLine(p.Name);
    }
}

2、用处

可以利用属性实现只能得不能改的效果，这种使用方式在单例模式中十分常见。get和set不能同时使用访问修饰符。

get和set可以只有一个。只有一个时，没必要加访问修饰符，一般是只有一个get, 即只让外部得到但不能改，基本不会出现只有一个set的情况。

这两个例子都如下所示：

class Person 
{
    private string name;
    private int age;
    private int money;
    private bool sex;

    public int Money
    {
        get
        {
            return money - 5;
        }
        private set
        {
            money = value + 5;
        }
    }

    public bool Sex
    {
        get
        {
            return sex;
        }
    }
}

最后，还有自动属性，自动属性外部不能改，如果类中有一个特征是只希望外部能得到不能改(能改不能得)，又没什么特殊处理，那么可以直接使用自动属性。

class Person 
{
    private string name;
    private int age;
    private int money;
    private bool sex;

    public float Height
    {
        get;
        private set;
    }
}

三、万物之父和装箱拆箱

1、万物之父

万物之父是object，是所有类的基类，是一种引用类型。可以用里氏替换原则， 用object容器装所有的对象。object可以用来表示不确定的类型，作为函数参数类型。

(1)里氏替换原则

父类Father可以直接装载子类Son，并将Father "as" 为Son从而调用Son内的方法。如下所示

class Father
{

}

class Son : Father
{
    public void Speak()
    {

    }
}

internal class Program2
{
    
    static void Main(string[] args)
    {
        Father f = new Son();

        if(f is Son)
        {
            (f as Son).Speak();
        }

    }
}

(2)object

object就是所有类型的父对象，可以利用里氏替换原则用object容器装所有的对象。如下，可以利用object装载引用类型Son；装载值类型如整数、浮点数；装载string类型；装载数组。

internal class Program2
{
    
    static void Main(string[] args)
    {
        //引用类型
        object o = new Son();
        //o = f;
        if(o is Son)
        {
            (o as Son).Speak();
        }

        //值类型
        object o2 = 1f;
        float fl = (float)o2;

        //string
        object str = "12334";
        string str2 = str.ToString();
        //string str2 = str as string;

        //数组
        object arr = new int[10];
        int[] ar = arr as int[];

        //装箱
        object v = 3;
        //拆箱
        int intValue = (int)v;
    }
}

使用object声明的数组可以装载任意的类型，如下，函数的参数为object数组，那么可以传入任意类型：

internal class Program2
{
    
    static void Main(string[] args)
    {
        TestFun(1, 2, 3, 4f, "1234", new Son());
    }

    static void TestFun(params object[] array)
    {

    }
}

2、装箱拆箱

发生条件：用object存值类型（装箱），再把object转为值类型（拆箱）。使用object的好处是，在不确定类型时可以方便参数的存储和传递。坏处是，装箱拆箱存在内存迁移，增加性能消耗。

(1)装箱

装箱：把值类型用引用类型存储，栈内存会迁移到堆内存中。

(2)拆箱

拆箱：把引用类型存储的值类型取出来，堆内存会迁移到栈内存中。

    static void Main(string[] args)
    {
        //装箱
        object v = 3;
        //拆箱
        int intValue = (int)v;
    }

四、抽象类和抽象方法

1、抽象类

被抽象关键字abstract修饰的类，特点是：不能被实例化、可以包含抽象方法、继承抽象类必须重写其抽象方法。

如下所示，我们定义了一个抽象类Thing，类Water继承了抽象类Thing。Thing是不能被实例化，也就是不能new的，但是Water可以。

abstract class Thing
{
    public string name;
}

class Water :Thing
{

}

internal class Program3
{
    static void Main(string[] args)
    {
        //Thing t = new Thing(); 抽象类不能被实例化

        Thing t = new Water(); //可以遵循里氏替换原则
    }
}

2、抽象函数

抽象函数又叫纯虚方法，用abstract关键字修饰。只能在抽象类里声明，没有方法体。不能是私有的，因为抽象函数继承后必须实现，用override来重写。

如下所示，有抽象类Fruits。在Fruits中有抽象函数public abstract void Bad();，由于Bad()子类必须重写，所以不能是私有的，只能是公共or保护的。Fruits中public virtual void Test()是虚函数，可以自行选择是否重写。

abstract class Fruits
{
    public string name;

    //子类需要重写，不能是私有的
    public abstract void Bad();

    public virtual void Test()
    {
        //可以选择是否写逻辑
    }
}

子类Apple继承了父类Fruits，那么Apple必须重写抽象方法，否则就会报错。使用public override void Bad()。但是对于虚方法Test()，可以自行选择是否实现。

class Apple : Fruits
{
    //实现抽象方法
    public override void Bad()
    {
        
    }

    //可以选择是否实现
    public override void Test()
    {
        base.Test();
    }
}

如果还有类继承了Apple，抽象方法和虚方法都可以选择继续重写下去：

class SuperApple : Apple
{
    //可以选择继续重写下去
    public override void Bad()
    {
        base.Bad();
    }

    public override void Test()
    {
        base.Test();
    }
}

五、接口

1、概念

接口是行为的抽象规范，它也是一种自定义类型。关键字是interface。

接口声明的规范是：不能包含成员变量，只包含方法、属性、索引器、事件；成员不能被实现，成员可以不写访问修饰符，不能是私有的；接口不能继承类，但是可以继承另一个接口。

接口的使用规范是：类可以继承多个接口，类继承接口后，必须实现接口中所有成员。

2、实现

interface IFly { } 即可定义一个接口，接口的命名规范是帕斯卡命名法并在前面加个I。成员方法、属性等都不能实现，如下所示：

    interface IFly 
    {
        public void Fly();//protected也可以

        string Name
        {
            get; //也不能有语句块，属性也不能被实现
            set;
        }
    }

现有一类Person同时继承了类型Animal和接口IFly，它必须实现接口中的所有内容。而接口继承接口时，不需要实现，待类继承接口后，类自己去实现所有内容。

    class Animal
    {

    }

    class Person : Animal, IFly
    {
        public string Name 
        {
            get
            {
                return "1";
            }
            set
            {
            }
        }        

        public virtual void Fly()
        {
            
        }
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        IFly f = new Person();//能父类装子类，不能new自己
    }

3、显式实现

如果一个类继承了多个接口，并且接口中有同名函数时，还是按之前的实现的话，就会让两个接口只有一种行为表现。

因此需要采用显式实现：void IAtk.Atk()和void ISuperAtk.Atk()，使用显式实现时，继承接口的类也可以继续有同名函数public void Atk()，如下例所示：

    interface IAtk
    {
        void Atk();
    }

    interface ISuperAtk
    {
        void Atk();
    }

    class Player : IAtk, ISuperAtk
    {
        /*
        public void Atk()
        {
            
        }
        */

        //显式实现
        void IAtk.Atk()
        {
            
        }

        void ISuperAtk.Atk()
        {

        }

        public void Atk()
        {

        }
    }