不止是初始化,4个C# 构造函数解析与实例

C#再一次获得 2025 年度编程语言,这是近 3 年来 C# 第二次获此殊荣了。那今天就来聊来 C# 的函数。

C# 的构造函数(Constructor)相信很多人都知道,但很多人的第一反应往往只停留在初始化对象这一层。确实,这是它的本职工作,但随着 C# 版本的迭代,从早期的 .NET Framework 到如今的 .NET 8/9,构造函数的形态和用法已经演变出了非常丰富的体系。

在深入探讨之前,不得不提一下开发环境的问题。要全面测试从 C# 12 的主构造函数到古早的 .NET 2.0 序列化构造函数,不同版本的 SDK 互相打架、环境变量配置繁琐是常态。

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环境备好后,我们来看看除了常规的构造函数外,C# 中还有哪些鲜为人知或新加入的特殊构造形式。

四种特殊的构造函数形态

除了日常使用的标准构造函数,以下这四种形态往往出现在特定的架构设计或新语法中。

1. 主构造函数 (Primary Constructor)

这是 C# 12 引入的重磅特性(Record 类型在 C# 9 中已支持,C# 12 将其扩展至普通类和结构体)。它允许直接在类名后定义参数,极大地减少了为了赋值字段而编写的样板代码。

以往我们需要定义私有字段、编写构造函数体进行赋值,现在可以一行搞定:

c# 复制代码
// C# 12 写法:参数直接定义在类名后
public class DatabaseContext(string connectionString, int timeout = 30)
{
    public void Connect()
    {
        // 参数 connectionString 和 timeout 在整个类的主体中均可访问
        Console.WriteLine($"正在连接: {connectionString},超时时间: {timeout}");
    }
}

这种写法让代码更加紧凑,特别适合依赖注入(DI)场景,省去了冗长的构造函数定义。

2. 序列化构造函数 (Serialization Constructor)

在处理深层系统交互或维护旧有架构时,可能会遇到实现了 ISerializable 接口的类。当对象通过二进制流(如旧版的 BinaryFormatter)或特定 XML 机制进行反序列化时,运行时会通过反射调用这个特定的构造函数来重建对象状态。

c# 复制代码
[Serializable]
public class SessionData : ISerializable
{
    public string Token { get; private set; }

    // 此构造函数由运行时在反序列化过程中调用
    protected SessionData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
        Token = info.GetString("Token") ?? string.Empty;
    }

    public void GetObjectData(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
        info.AddValue("Token", Token);
    }
}

虽然现代开发更多使用 JSON,但在某些需要精确控制序列化过程的底层库中,这种构造函数依然存在。

3. 受保护构造函数 (Protected Constructor)

这个概念并不复杂,但它是面向对象设计中抽象类(Abstract Class)的标配。抽象类无法直接实例化,因此将其构造函数设为 public 没有意义,设为 private 则子类无法继承。使用 protected 恰到好处:既阻止了外部直接 new,又允许子类通过 base() 调用来初始化基类数据。

c# 复制代码
public abstract class BaseEntity
{
    public Guid Id { get; protected set; }

    // 仅允许子类调用
    protected BaseEntity()
    {
        Id = Guid.NewGuid();
    }
}

public class User : BaseEntity
{
    public User() : base() { } // 隐式或显式调用基类构造
}

4. 记录类型的合成拷贝构造函数 (Record Copy Constructor)

C# 9 引入的 record 类型不仅是不可变数据的容器,编译器还在幕后为它自动生成了一个受保护的拷贝构造函数。当我们使用 with 表达式进行非破坏性突变(Non-destructive mutation)时,底层正是调用了这个构造函数来复制所有字段。

c# 复制代码
public record AppConfig(string Theme, int MaxItems);

// 实际使用
var config1 = new AppConfig("Dark", 100);
// 此处 with 关键字触发了编译器生成的拷贝构造函数
var config2 = config1 with { MaxItems = 200 }; 

开发者通常无需手动编写它,但理解其存在对于掌握记录类型的深层行为非常有帮助。


常规七种构造函数速览

除了上述四种,日常开发中最高频使用的还有以下七种标准形式。合理运用它们,能让 API 设计更加健壮。

1. 默认构造函数 (Default Constructor)

类中未定义任何构造函数时,编译器自动生成的无参版本。一旦显式定义了其他构造函数,系统便不再赠送,需手动补写。常用于 ORM 框架的对象实例化。

c# 复制代码
public class Order
{
    public Order() { /* 初始化默认值 */ }
}

2. 带参构造函数 (Parameterized Constructor)

强制调用方在创建对象时提供必要数据,防止对象处于"半初始化"的无效状态。

c# 复制代码
public class FileLogger(string filePath) // 传统写法亦可
{
    private string _path = filePath;
}

3. 拷贝构造函数 (Copy Constructor)

手动实现的克隆逻辑,用于基于现有对象创建一个新对象。注意区分浅拷贝与深拷贝的区别。

c# 复制代码
public class Point
{
    public int X, Y;
    public Point(Point other) // 传入自身类型
    {
        X = other.X;
        Y = other.Y;
    }
}

4. 静态构造函数 (Static Constructor)

用于初始化类的静态数据。它由运行时自动调用,且在程序生命周期内仅执行一次(在首次访问类成员之前)。它不可带参数,也不能有访问修饰符。

c# 复制代码
public class GlobalConfig
{
    static GlobalConfig()
    {
        // 加载配置文件等只需执行一次的操作
    }
}

5. 私有构造函数 (Private Constructor)

通过将构造函数设为 private,彻底阻断外部实例化的可能。这是实现单例模式(Singleton)或定义纯静态工具类的标准手段。

c# 复制代码
public class Singleton
{
    private Singleton() { } // 外部无法 new
    public static Singleton Instance { get; } = new Singleton();
}

6. 构造函数链式调用 (Constructor Chaining)

利用 : this(...) 语法,让一个构造函数调用同类中的另一个构造函数。这能有效消除重复的初始化代码,遵循 DRY(Don't Repeat Yourself)原则。

c# 复制代码
public class Rect
{
    public Rect(int size) : this(size, size) { } // 转发给全参构造
    public Rect(int w, int h) { /* 具体逻辑 */ }
}

7. 带可选参数的构造函数

利用参数默认值特性,使一个构造函数能应对多种调用场景,减少了重载(Overload)的数量。

c# 复制代码
public class Request(string url, int retries = 3, bool log = true)
{
    // 调用时可省略后两个参数
}

结语

从基础的初始化到复杂的元编程和语法糖,C# 的构造函数体系已相当完善。无论是为了代码的简洁性选择主构造函数,还是为了架构的严谨性选择受保护或私有构造函数,了解每一种形态的适用场景,都是写出高质量 C# 代码的基础。

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