構造器（constructor）是允許將類型的實例初始化為良好狀態的一種特殊方法。構造器方法在“方法定義元數據表”中始終叫.ctor。

創建一個引用類型的實例時：

#1, 首先為實例的數據字段分配內存

#2, 然后初始化對象的附加字段（類型對象指針和同步塊索引）

#3, 最后調用類型的實例構造器來設置對象的初始狀態

 

構造引用類型的對象時，在調用類型的實例構造器之前，為對象分配的內存總是先被歸零。構造器沒有顯示重寫的所有字段保證都有一個0或null值。和其它方法不同，實例構造器永遠不能被繼承。

 

注意：編譯器在調用基類的構造器前，會初始化任何使用了簡化語法的字段，以維持源代碼給人留下的“這些字段總是一個值”的印象。

 

值類型（struct）構造器的工作方式與引用類型（class）的構造器截然不同。CLR總是允許創建值類型的實例，是沒有辦法阻止值類型的實例化。

類型定義無參構造器的，但是CLR是允許的。為了增強應用程序的運行時性能，C#編譯器不會自動地生成這樣的代碼 （自動調用值類型的無參構造器，即使值類型提供了無參構造器）。

所以，值類型其實并不需要定義構造器。C#編譯器也根本不會為值類型生成默認的無參構造器。CLR確實允許為值類型定義構造器，并且必須顯式調用，即使是無參構造器 （這樣是為了增強應用程序性能）。實際上C#編譯器也是不允許值

 

CLR還支持類型構造器（Type constructor）, 也稱為靜態構造器（static constructor）、類構造器（class constructor）或者類型初始化器（type initializer）。類型構造器可應用于接口（C#編譯器不允許）、引用類型和值類型。

#1, 實例構造器的作用是設置類型的實例的初始狀態。對應地，類型構造器的作用是設置類型的初始狀態。類型默認是沒有定義類型構造器的。若是定義，也只能定義一個，并且永遠沒有參數的。

#2, 類型構造器不允許出現訪問修飾符，事實上它總是私有的，C#編譯器會自動標記為PRivate。之所以私有，是為了阻止任何由開發人員寫的代碼調用它，對它的調用總是由CLR負責的。

#3, 類型構造器的調用比較麻煩。JIT編譯器在編譯一個方法時，會查看代碼中都引用了那些類型。任何一個類型定義了類型構造器，JIT編譯器都會檢查 - 針對當前AppDomain, 是否已經執行了這個類型構造器。如果構造器從未執行，JIT編譯器就會在它生成的本地（native）代碼中添加對類型構造器的一個調用。如果類型構造器已經執行，JIT編譯器就不添加對它的調用，因為他知道類型已經初始化了。

#4, 當方法被JIT編譯器編譯完畢之后，線程開始執行它，最終會執行到調用類型構造器的代碼。多個線程可能同時執行相同的方法。CLR希望確保在每個AppDomain中，一個類型構造器只能執行一次。為了保證這一點，在調用類型構造器時，調用線程要獲取一個互斥線程同步鎖。這樣一來，如果多個線程視圖同時調用某個類型的靜態類型構造器，只有一個線程才可以獲得鎖，其他線程會被阻塞（blocked）。第一個線程會執行靜態構造器中的代碼。當第一個線程離開構造器后，正在等待的線程將被喚醒，然后發現構造器的代碼已經被執行過。

#5, 雖然能在值類型中定義一個類型構造器，但永遠都不要真的那么做，因為CLR有時不會調用值類型的靜態類型構造器。

#6, CLR保證一個類型構造器在每個AppDomain中只執行一次，而且（這種執行）是線程安全的，所以非常適合在類型構造器中初始化類型需要的任何單實例（singleton）對象。

 

最后，如果類型構造器拋出一個未處理的異常， CLR會認為這個類型不可用。試圖訪問該類型的任何字段或方法，都將導致拋出一個System.TypeInitializationException 異常。類型構造器中的代碼只能訪問類型的靜態字段，并且它的常規用途就是初始這些字段。和實例字段一樣，C#提供了一個簡單的語法來初始化類型的靜態字段。

 

有些編程語言是允許一個類型定義操作符應該如何操作類型的實例。如，許多類型(System.String)都重載了相等（==）和不等（！=）操作符。CLR對操作符重載一無所知，它們甚至不知道什么事操作符。是編程語言定義了每個操作符的含義，以及當這些特殊符號出現時，應該生成什么樣的代碼。

 

public sealed class Complex {

     public static Complex Operator+(Complex c1, Complex c2) { ... }

}

操作符和編程語言的互操作性：如果一個類型定義了操作符重載方法，Microsoft還建議類型定義更友好的公共靜態方法，并在這種方法的內部調用操作符重載方法。FCL的System.Decimal類型很好地演示了如何重載操作符并按照Microsoft的知道原則定義友好的方法名。

 

有時需要將對象從一個類型轉換成一個不同的類型。例如，有時不得不將Byte類型轉換成為Int32類型。其實，當源類型和目標類型都是編譯器的基元類型時，編譯器自己就知道如何生成轉換對象所需的代碼。

有些編程語言（如C#）就有提供轉換操作符的重載。轉換操作符是將對象從一個類型轉換成另一個類型的方法。可以使用特殊的語法來定義轉換操作符的方法。CLR規范要求轉換操作符重載方法必須是public和static方法。

除此之外，C#要求參數類型和返回類型二者必有其一與定義轉換方法的類型相同。

 

相同在C#中，implicit關鍵字告訴編譯器為了生成代碼來調用方法，不需要在源代碼中進行顯式轉型。相反，explicit關鍵字告訴編譯器只有在發現了顯式轉型時，才調用方法。

在implicit或explicit關鍵字之后，要指定operator關鍵字告訴編譯器該方法是一個轉換操作符。在operator之后，指定對象需要轉換成什么類型。在圓括號之內，則指定要從什么類型轉換。

 

 

應用擴展方法：

 

C#只支持擴展方法，不支持擴展屬性、擴展事件、擴展操作等 

擴展方法（第一個參數前面有this的方法）必須在非泛型的靜態類中聲明，然而類名沒有限制，可以隨便什么名字。當然，擴展方法至少要有一個參數，而且只有第一個參數能用this關鍵字標記。

C#編譯器查找靜態類中定義的擴展方法時，要求這些靜態類本身必須具有文件作用域。

擴展方法擴展類型時，同時也擴展了派生類型。所以，不應該將System.Object用作擴展方法的第一個參數，否則這個方法在所有表達式類型上都能調用，造成Visual Studio的“ 智能感知“ 窗口被填充太多的垃圾信息。

擴展方法有潛在的版本控制問題。

擴展方法，還可以為接口類型定義擴展方法。

 

擴展方法是微軟的LINQ（Language Integrated Query, 語言集成查詢）技術的基礎。

C#編譯器允許創建一個委托，讓它引用一個對象上的擴展方法。

 

Action a = "Jeff".ShowItems;

a();

 

 

只能在分部類或者結構中聲明

分部方法的返回類型始終是void，任何參數都不能用out修飾符來標記。因為，方法在運行時可能不存在，所以將一個變量初始化為方法也許會返回的東西。可以有ref參數，可以是泛型方法，可以是實例或者靜態方法。

若是沒有對應的實現部分，便不能在代碼中創建一個委托來引用這個分部方法。

分部方法總是被視為private方法。

 

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設計一個方法的參數時，可為部分或者全部參數分配默認值。

 

默認情況下，CLR假定所有方法參數都是傳值的。

傳遞引用類型的對象時，對一個對象的引用（或者說指向對象的一個指針）會傳給方法。注意這個引用（或者指針）本身是以傳值方式傳給方法的。這就意味著方法可以修改對象，而調用者可以看到這些修改。

傳遞值類型的實例時，傳給方法的是實例的一個副本，這意味著方法獲得它專用的一個值類型實例的副本，調用者的實例并不受影響。

 

C#中，允許以傳引用而非傳值的方式傳遞參數。這是用關鍵字out或ref來做到的，告訴C#編譯器生成元數據來指明該參數是傳引用的。編譯器也將生成代碼來傳遞參數的地址，而不是傳遞參數本身。調用者必須為實例分配內存，被調用者則操縱該內存（中的內容）。

CLR角度來看，關鍵字out和ref完全一致。這就是說，無論用哪個關鍵字，都會生成相同的IL代碼。元數據也幾乎一致，只有一個bit除外，它用于記錄聲明方法時指定的是out還是ref。

C#編譯器是將這兩個關鍵字區別對待的，而且這個區別決定了由哪個方法負責初始化所引用的對象。如果方法的參數用out來標記，表明不指望調用者在調用方法之前初始化好對象，返回前必須向這個值寫入。如果是ref來標記，調用者就必須在調用該方法前初始化參數的值，被調用的方法可以讀取值以及/或者向值寫入。

綜上所述，從IL和CLR角度看，out和ref是同一碼事：都導致傳遞指向實例的一個指針。但從編譯器角度看，兩者有區別的，編譯器會按照不同的標準（要求）來驗證你寫的代碼是否正確。

如果兩個重載方法只有out和ref的區別，那么是不合法的，因為兩個簽名的元數據表示是完全相同的。

對于以傳引用的方式傳給方法的變量（實參），它的類型必須與方法簽名中聲明的類型（形參） 相同。

 

#1，聲明方法的參數類型時，應盡量指定最弱的類型，最好是接口而不是基類。

例如，如果要寫一個方法來處理一組數據項，最好是用接口（比如IEnumerable<T>來聲明方法的參數），而不要用強數據類型（如List<T>）或者更強的接口類型（如ICollection<T> 或 IList<T>）.

 

// 好

public void AddItems<T>(IEnumerable<T> collection) { ... }  

 

// 不好

public void AddItems<T>(List<T> collection) { ... }  

 

如果需要是一個列表（而非僅僅是可枚舉的對象），就應該將參數類型聲明為IList<T>。但是，仍然要避免將參數類型聲明為List<T>。

這里的例子討論的是集合，是用一個接口體系結構來設計的。如果要討論使用基類體系結構設計的類，概念同樣適用。如：

 

// 好

public void ProcessBytes(Stream someStream) { ... }

 

// 不好

public void ProcessBytes(FileStream fileStream) { ... }

 

第一個方法能處理任何一種流，包括FileStream、NetworkStream和MemoryStream等。

 

#2，一般將方法的返回類型聲明為最強的類型（以免受限于特定的類型）。例如，最好聲明方法返回一個FileStream對象，而不是返回一個Stream對象。

 

// 好

public FileStream OpenFile() { ... }

 

// 不好

public Stream OpenFile() { ... }

 

如果某個方法返回一個List<String> 對象，就可能想在未來的某個時候修改它的內部實現，以返回一個String[]。如果希望保持一定的靈活性，以便將來更改方法返回的東西，請選擇一個較弱的返回類型。

 

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屬性允許源代碼用一個簡化的語法來調用一個方法。CLR支持兩種屬性：無參屬性（parameterless property）, 簡稱為屬性。有參屬性（parameterful property），即索引器（indexer）。

 

許多類型都定義了可以被獲取或者更改的狀態信息。這種狀態信息一般作為類型的字段成員實現。

 

 

需要爭辯的是永遠都不應該像這樣來實現。面向對象的設計和編程的重要原則之一就是數據封裝（data encapsulation）。它意味著類型的字段永遠不應該公開，因為這樣很容易寫出不恰當使用字段的代碼，從而破壞對象的狀態。

e.Age = -5; // 代碼被破壞

還有其他原因促使我們封裝對類型中的數據字段的訪問：

其一，你可能希望訪問字段來執行一些side effect、緩存某些值或者推遲創建一些內部對象。

其二，你可能希望以線程安全的方式訪問字段。

其三，字段可能是一個邏輯字段，它的值不由內存中的字節表示，而是通過某個算法來計算獲得。

基于上述原因，強烈建議將所有字段都設為private。要允許用戶或類型獲取或設置狀態信息，就公開一個針對該用途的方法。封裝了字段訪問的方法通常稱為訪問器（accessor）方法。訪問器方法可選擇對數據的合理性進行檢查，確保對象的狀態永遠不被破壞。

 

 

這樣有兩個缺點。首先，因為不得不實現額外的方法，所以必須寫更多的代碼；其次，類型的用戶必須調用方法，而不能直接飲用一個字段名。

 

編程語言和CLR提供了一種稱為屬性（property）的機制。它緩解了第一個缺點所造成的影響，同時完全消除了第二個缺點。

 

 

可以將屬性想象成智能字段（smart field）,即背后有額外邏輯的字段。CLR支持靜態、實例、抽象和虛屬性。另外，屬性可用任意”可訪問性“修飾符來標記，而且可以在接口中定義。

某個屬性都有一個名稱和一個類型（類型不能是void）。通過屬性的get和set方法操作類型內定義的私有字段，這種做法十分常見。私有字段通常稱為支持字段（backing field）。但是，get和set方法并不是一定要訪問支持字段。

C#內建了對屬性的支持，當C#編譯器發現代碼視圖獲取或者設置一個屬性時，它實際上會生成對上述某個方法的一個調用。除了生成對應的訪問器方法，針對源代碼中定義的每一個屬性，編譯器還會在托管程序集的元數據中生成一個屬性定義項。在這個記錄項中，包含了一些標志（flags）以及屬性的類型。另外，它還引用了get和set訪問器方法。這些信息唯一的作用就是在”屬性“這種抽象概念與它的訪問器方法之間建立起一個聯系。CLR并不使用這些元數據信息，在運行時只需要訪問器方法。

 

屬性看起來與字段相似，但本質上是方法。這一點引起了很多誤解。

 

常需要構造一個對象，然后設置對象的一些公共屬性（或字段）。下面的初始化方法簡化了對象初始化編程模式：

 

 

 

 

創建匿名類型，沒有在new關鍵字后執行類型名稱，編譯器會為其自動創建一個類型名稱，而且不會告訴我這個名稱具體是什么（這正是匿名一詞的來歷）。可以利用C#的”隱式類型局部變量“功能（var）。

編譯器定義匿名類型非常”善解人意“，如果它看到你在源代碼中定義了多個匿名類型，而且這些類型具有相同的結構，那么它只會創建一個匿名類型定義，但創建該類型的多個實例。所謂”相同結構“，是指在這些匿名類型中，每個屬性都有相同的類型和名稱，而且這些屬性的指定順序相同。正是類型的同一性，可以創建一個隱式類型的數組，在其中包含一組匿名類型的對象。

匿名類型經常與LINQ(Language Intergrated Query, 語言集成查詢)技術配合使用。可用LINQ執行查詢，從而生成由一組對象構成的集合，這些對象都是相同的匿名類型。然后，可以對結果集中的對象進行處理。所有這些都是在同一個方法中發生。匿名類型的實例不能泄露到一個方法的外部。方法原型中，無法要求它接受一個匿名類型的參數，因為沒有辦法執行匿名類型。也無法指定它返回對一個匿名類型的引用。

 

除了匿名類型和Tuple類型，還以注意下System.Dynamic.ExpandoObject 類（System.Core.dll程序集中定義）。這個類和C#的dynamic類型配合使用，就可以用另一種方式將一系列屬性（鍵值對）組合到一起，這樣做的結果在編譯時不時類型安全的，但語法看起來不錯。

 

 

無參屬性因為get訪問器方法不接收參數，又與字段的訪問有些相似，所以這些屬性很容易理解。除此之外，編譯器還支持所謂的有參屬性（parameterful property）,它的get訪問器方法接受一個或者多個參數，set 訪問器接受兩個或多個參數。不同的編碼語言以不同的形式公開有參屬性，稱呼也有所不同。C#語言把他們稱為索引器。Visual Basic稱為默認屬性。

 

C#使用數組風格的語言來公開有參屬性（索引器）。換句話說，可將索引看做C#開發人員重載" []"操作符的一種方式。

 

 

CLR本身并不區分無參屬性和有參屬性。對CLR來說，每個屬性都只是類型中定義的一對方法和一些元數據。如前所述，不同的編程語言要求用不同的語法來創建和使用有參屬性。將this[...] 作為表達一個索引器的語法，純粹是C#團隊自己的選擇。所以，C#也只是允許在對象的實例上定義索引器，而不提供定義靜態索引器屬性的語法，雖然CLR是支持靜態有參屬性的。

 

對于簡單get和set訪問器方法，JIT編譯器會將代碼內聯（inline）。這樣一來，使用屬性（而不是使用字段）就沒有性能上的損失。內聯是將一個方法（或者當前情況下的訪問器方法）的代碼直接編譯到調用它的方法中。這避免了在運行時發出調用所產生的開銷，代價是編譯好的方法的代碼會變得更大。注意，JIT編譯器在調試代碼時不會內聯屬性方法，因為內聯的代碼會變得難以調試。