C# 语言入门（四）闭包、字符串、结构体、枚举、类

本篇 核心知识点 ：闭包底层原理、数组洗牌算法、string 字符串全套 API、CSV 配置文件解析、DateTime 时间类、struct 结构体、enum 枚举、class 类、静态成员、struct 与 class 核心区别、课后实战作业

一、Lambda 闭包底层原理（补充拓展）

1. 概念

闭包指 Lambda 表达式捕获外层局部变量，函数执行完毕后局部变量本该销毁，但被 Lambda 捕获后变量生命周期延长，可后续重复调用。

2. 核心陷阱

循环内直接捕获循环变量i，所有 Lambda 共享同一块内存，执行时 i 已为循环终值，输出结果全部相同。

3. 解决方案

循环内创建临时变量拷贝当前 i，每个 Lambda 捕获独立副本，互不干扰。

代码示例

using System;
using System.Collections.Generic;
​
Action GetFunc(){
    int i = 0;
    return () =>{
        Console.WriteLine(i);
        i++;
    };
}
​
int Main(){
    Action a = GetFunc();
    a(); // 0
    a(); // 1
    Action a2 = GetFunc();
    a2(); // 重新从0开始，独立环境
    return 0;
}

拓展

闭包会自动将捕获的局部变量包装成隐藏类保存，延长变量生命周期；Lua、JS、C# 均存在同类闭包陷阱。

二、数组洗牌算法

1. 概念

Fisher-Yates 洗牌算法，从数组末尾向前遍历，随机选取前方下标交换，保证随机均匀分布。

特性

1. 时间复杂度 O (n)，仅一次遍历；

2. Random 全局仅实例化一次，重复 new 会生成相同随机序列；

3. 适用于卡牌、道具随机掉落等游戏场景。

完整代码

using System;
​
static Random rd = new Random();
​
// 数组随机打乱
static void Shuffle(int[] arr){
    for (int i = arr.Length - 1; i > 0; i--){
        // 取0~i随机下标
        int randIdx = rd.Next(0, i + 1);
        // 交换元素
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[randIdx];
        arr[randIdx] = temp;
    }
}
​
// 打印数组工具
static void PrintArr(int[] arr){
    foreach (int n in arr)
        Console.Write(n + " ");
    Console.WriteLine();
​
int Main(){
    int[] data = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    Shuffle(data);
    PrintArr(data);
    return 0;
}

三、string 字符串全套 API（核心）

1 基础概念

string 本质是char[]字符数组，不可变类型 ：所有修改操作不会改变原字符串，全部返回新字符串，频繁拼接性能差（高性能用StringBuilder）。

2 核心属性

string.Length：获取字符个数，只读属性，无括号。

3 全部常用方法（附代码示例）

（1）大小写转换

ToUpper()全部大写、ToLower()全部小写

实战：账号登录统一转小写，屏蔽大小写差异

string str = "HelloGame";
string low = str.ToLower();
string up = str.ToUpper();

（2）空格处理

Trim()：仅移除首尾空格，中间空格保留；

Replace(" ", "")：替换全部空格，清除所有空白。

（3）字符串比较

1. Equals()：严格对比字符内容，推荐用于字符串相等判断；

2. string.Compare(str1,str2,bool ignoreCase)：返回 int，小于 0 前者小，等于 0 相等，大于 0 后者大，第三个参数控制是否忽略大小写。

（4）查找子串

IndexOf(字符/字符串)：从左向右，返回首次出现下标，无返回 - 1；

LastIndexOf()：从右向左，返回最后匹配下标；

（5）包含判断

Contains("子串")：存在返回 true，无返回 false。

（6）插入、删除、替换

Insert(下标, 插入文本)：指定位置插入，返回新串；

Remove(起始下标, 长度)：删除指定区间字符；

Replace(oldStr, newStr)：全局替换所有匹配内容。

（7）分割与拼接（CSV 配置核心）

1. Split(分隔字符)：按符号分割，返回字符串数组；

2. string.Join(分隔符, 字符串数组)：数组元素拼接为单字符串；

   实战：Excel 导出 CSV 文件，逗号分隔数据，程序读取后 Split 解析字段。

   // CSV解析示例
   string line = "1001,战士,99,1200";
   string[] info = line.Split(',');
   // Join拼接数组
   string[] arr = {"张三","李四"};
   string res = string.Join("、", arr);

（8）首尾匹配

StartsWith()判断开头、EndsWith()判断结尾。

（9）格式化输出

string.Format("模板", 参数)，占位符 {0}{1} 填充数据。

拓展

大量循环拼接字符串，优先StringBuilder，避免频繁创建新 string 造成 GC 压力。

四、DateTime 时间类

1 核心属性

DateTime.Now：获取系统当前年月日时分秒；

shturl.cc/lFQ2：仅获取日期，无时分；

2 格式化输出

自定义格式字符串：yyyy4 位年、MM月份、dd日期、HH24 小时、mm分钟、ss秒

DateTime now = DateTime.Now;
string timeStr = now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Console.WriteLine(timeStr);

实战场景

游戏日志记录、任务限时判断、登录时间统计。

五、struct 结构体（值类型）

1 概念

struct 是值类型，存储在栈，轻量化数据载体，用于坐标、道具属性等小型数据。

2 核心特性（与 class 区分）

1. 默认访问权限private；

2. 不能自定义无参构造函数，编译器自动生成；

3. 可自定义带参构造，构造内必须给所有字段赋值；

4. 无析构函数；

5. 不支持继承，无法作为父类 / 子类；

6. 仅可实现接口；

7. 传递参数为值拷贝，修改副本不影响原变量。

代码示例

// 二维坐标结构体
struct Vector2{
    public float x;
    public float y;
    // 带参构造，必须全部赋值
    public Vector2(float x_, float y_){
        x = x_;
        y = y_;
        // 不能写无参构造
    }
    // 结构体内部方法
    public void Show(){
        Console.WriteLine($"X:{x} Y:{y}");
    }
}
int Main(){
    Vector2 pos = new Vector(3, 5);
    pos.Show();
    return 0;
}

六、enum 枚举

1 概念

枚举是自定义常量值类型，用于状态机、方向、道具类型，配套 switch 使用。

2 特性

1. 底层默认 int，第一个常量默认值 0，后续依次 + 1；

2. 可手动指定某常量数值，后续自动累加；

3. 枚举变量仅能赋值枚举内定义常量，禁止直接赋 int；

4. 可强制枚举与 int 互相转换。

代码示例

enum Direction{
    None,   // 0
    Up,     // 1
    Down,   // 2
    Left,   // 3
    Right   // 4
}
​
int Main(){
    Direction dir = Direction.Right;
    switch(dir){
        case Up: Console.WriteLine("向上"); break;
        case Down: Console.WriteLine("向下"); break;
        default: Console.WriteLine("无方向"); break;
    }
    return 0;
}

实战场景

游戏角色状态（待机 / 攻击 / 死亡）、碰撞分组、消息类型区分。

七、class 类（引用类型）

1 概念

class 是引用类型，存储在堆，面向对象核心，用于复杂业务实体（玩家、怪物、植物）。

2 基础组成

成员变量、成员方法、构造函数、析构函数、静态成员。

3 访问修饰符默认

类内成员默认private；类默认internal（仅当前程序集访问）。

4 构造函数

1. 可自定义无参 / 多参构造，支持重载；

2. 实例化必须new分配堆内存；

3. 无自定义构造时，编译器提供默认无参构造。

5 析构函数

~类名()，程序垃圾回收时自动执行，释放资源，无法手动调用。

6 静态成员 static

1. 静态变量 / 静态方法归属类本身，不属于实例对象；

2. 通过类名.静态成员访问，无需 new；

3. 静态方法仅能调用静态变量，不能访问普通成员；

4. 全局计数器、单例模式高频使用。

完整实战代码（游戏植物类）

class Plant{
    // 普通成员
    public string name;
    public int hp;
    // 静态全局计数器
    public static int count = 0;
​
    // 构造函数
    public Plant(string n, int h){
        name = n;
        hp = h;
        count++; // 创建对象计数
    }
​
    // 被攻击方法
    public void Hurt(int atk){
        hp -= atk;
        if (hp <= 0) hp = 0;
    }
​
    // 打印信息
    public void ShowInfo(){
        Console.WriteLine($"植物：{name} 血量：{hp}");
    }
​
    // 析构函数
    ~Plant(){
        Console.WriteLine("植物对象销毁");
    }
}
​
int Main(){
    Plant p1 = new Plant("向日葵", 100);
    Plant p2 = new Plant("豌豆射手", 150);
    p1.Hurt(30);
    p1.ShowInfo();
    // 静态变量直接类名访问
    Console.WriteLine("植物总数：" + Plant.count);
    return 0;
}

八、struct vs class 核心对比表

对比维度	struct 结构体	class 类
数据类型	值类型（栈内存）	引用类型（堆内存）
构造函数	禁止自定义无参构造	支持无参 / 多参构造重载
继承	不支持任何继承	支持单继承、多接口实现
参数传递	值拷贝，互不影响	传递地址，修改同步生效
内存开销	轻量，分配销毁快	堆分配，GC 回收有开销
适用场景	坐标、颜色、小型数据	玩家、怪物、复杂业务对象