Классы, структуры и пространства имен
C# является полноценным объектно-ориентированным языком. Это значит, что программу на C# можно представить в виде взаимосвязанных взаимодействующих между собой объектов.
Описанием объекта является класс , а объект представляет экземпляр этого класса. Можно еще провести следующую аналогию. У нас у всех есть некоторое представление о человеке, у которого есть имя, возраст, какие-то другие характеристики. То есть некоторый шаблон — этот шаблон можно назвать классом. Конкретное воплощение этого шаблона может отличаться, например, одни люди имеют одно имя, другие — другое имя. И реально существующий человек (фактически экземпляр данного класса) будет представлять объект этого класса.
В принципе ранее уже использовались классы. Например, тип string , который представляет строку, фактически является классом. Или, например, класс Console , у которого метод WriteLine() выводит на консоль некоторую информацию. Теперь же посмотрим, как мы можем определять свои собственные классы.
По сути класс представляет новый тип, который определяется пользователем. Класс определяется с помощью ключевого слова сlass :
После слова class идет имя класса и далее в фигурных скобках идет собственно содержимое класса. Например, определим в файле Program.cs класс Person, который будет представлять человека:
Однако такой класс не особо показателен, поэтому добавим в него некоторую функциональность.
Поля и методы класса
Класс может хранить некоторые данные. Для хранения данных в классе применяются поля . По сути поля класса — это переменные, определенные на уровне класса.
Кроме того, класс может определять некоторое поведение или выполняемые действия. Для определения поведения в классе применяются методы.
Итак, добавим в класс Person поля и методы:
В данном случае в классе Person определено поле name , которое хранит имя, и поле age , которое хранит возраст человека. В отличие от переменных, определенных в методах, поля класса могут иметь модификаторы, которые указываются перед полем. Так, в данном случае, чтобы все поля были доступны вне класса Person поля определены с модификатором public .
При определении полей мы можем присвоить им некоторые значения, как в примере выше в случае переменной name . Если поля класса не инициализированы, то они получают значения по умолчанию. Для переменных числовых типов это число 0.
Также в классе Person определен метод Print() . Методы класса имеют доступ к его поля, и в данном случае обращаемся к полям класса name и age для вывода их значения на консоль. И чтобы этот метод был виден вне класса, он также определен с модификатором public .
Создание объекта класса
После определения класса мы можем создавать его объекты. Для создания объекта применяются конструкторы . По сути конструкторы представляют специальные методы, которые называются так же как и класс, и которые вызываются при создании нового объекта класса и выполняют инициализацию объекта. Общий синтаксис вызова конструктора:
Сначала идет оператор new , который выделяет память для объекта, а после него идет вызов конструктора .
Конструктор по умолчанию
Если в классе не определено ни одного конструктора (как в случае с нашим классом Person), то для этого класса автоматически создается пустой конструктор по умолчанию, который не принимает никаких параметров.
Теперь создадим объект класса Person:
Для создания объекта Person используется выражение new Person() . В итоге после выполнения данного выражения в памяти будет выделен участок, где будут храниться все данные объекта Person. А переменная tom получит ссылку на созданный объект, и через эту переменную мы можем использовать данный объект и обращаться к его функциональности.
Обращение к функциональности класса
Для обращения к функциональности класса — полям, методам (а также другим элементам класса) применяется точечная нотация точки — после объекта класса ставится точка, а затем элемент класса:
Например, обратимся к полям и методам объекта Person:
Консольный вывод данной программы:
Константы классы
Кроме полей класс может определять для хранения данных константы. В отличие от полей из значение устанавливается один раз непосредственно при их объявлении и впоследствии не может быть изменено. Кроме того, константы хранят некоторые данные, которые относятся не к одному объекту, а ко всему классу в целом. И для обращения к константам применяется не имя объекта, а имя класса:
Здесь в классе Person определена константа type , которая хранит название класса:
Название класса не зависит от объекта. Мы можем создать много объектов Person, но название класса от этого не должно измениться — оно относится ко всем объектам Person и не должно меняться. Поэтому название типа можно сохранить в виде константы.
Стоит отметить, что константе сразу при ее определении необходимо присвоить значение.
Подобно обычным полям мы можем обращаться к константам класса внутри этого класса. Например, в методе Print значение константы выводится на консоль.
Однако если мы хотим обратиться к константе вне ее класса, то для обращения необходимо использовались имя класса:
Таким образом, если необходимо хранить данные, которые относятся ко всему классу в целом, то можно использовать константы.
Добавление класса в Visual Studio
Обычно классы помещаются в отдельные файлы. Нередко для одного класса предназначен один файл. И Visual Studio предоставляет по умолчанию встроенные шаблоны для добвления класса.
Для добавления класса нажмем в Visual Studio правой кнопкой мыши на название проекта:
В появившемся контекстном меню выберем пункт Add -> New Item. (или Add -> Class. )
В открывшемся окне добавления нового элемента убедимся, что в центральной части с шаблонами элементов у нас выбран пункт Class . А внизу окна в поле Name введем название добавляемого класса — пусть он будет назваться Person :
В качестве названия класса можно вводить как Person, так и Person.cs. И после нажатия на кнопку добавления в проект будет добавлен новый класс:
В файле Person.cs определим следующий код:
Здесь определен класс Person с одним полем name и методом Print.
В файле Program.cs , который представляет основной файл программы используем класс Person:
Таким образом, мы можем определять классы в отдельных файлах и использовать их в программе.
Чем пустой конструктор по умолчанию отличается от =default;?
Для конструктора по умолчанию,
чем пустое тело отличается от того что получается с =default ?
Наличие конструктора по умолчанию с пустым телом автоматически делает класс нетривиальным. Со всеми вытекающими отсюда особенностями. Например делает тип не POD. А также исключает возможность использовать агрегатную инициализацию:
При определении конструктора как = default тривиальность класса сохраняется, если она была до этого. В данном случае, это равносильно отсутствию явного упоминания конструктора в определении класса.
Если конструктор по умолчанию определен как = default вне определения класса, всё равно будет считаться, что конструктор предоставлен пользователем, и это тоже делает класс нетривиальным.
Сноска на Стандарт по этому поводу (8.4.2/5):
A function is user-provided if it is user-declared and not explicitly defaulted or deleted on its first declaration.
Различие также будет наблюдаться при попытке создания константного объекта класса конструктором по умолчанию. Например:
приведет к ошибке компиляции при определении класса X как:
И скомпилируется удачно в случае предоставленного пользователем конструктора по умолчанию:
Еще один момент, демонстрирующий различие, возникает при использовании пустого списка инициализации при определении объекта. Например:
приведёт к обнулению всех членов класса при = default или отсутствующем явно конструкторе. Если же конструктор будет определён с пустым телом, то такая запись оставит члены класса неинициализированными (мусор).
Конструкторы
Конструктор инициализирует объект при его создании. У конструктора такое же имя, как и у его класса, а с точки зрения синтаксиса он подобен методу. Но у конструкторов нет возвращаемого типа, указываемого явно. Ниже приведена общая форма конструктора:
Как правило, конструктор используется для задания первоначальных значений переменных экземпляра, определенных в классе, или же для выполнения любых других установочных процедур, которые требуются для создания полностью сформированного объекта. Кроме того, доступ обычно представляет собой модификатор доступа типа public, поскольку конструкторы зачастую вызываются в классе. А список_параметров может быть как пустым, так и состоящим из одного или более указываемых параметров.
Каждый класс C# снабжается конструктором по умолчанию, который при необходимости может быть переопределен. По определению такой конструктор никогда не принимает аргументов. После размещения нового объекта в памяти конструктор по умолчанию гарантирует установку всех полей в соответствующие стандартные значения. Если вы не удовлетворены такими присваиваниями по умолчанию, можете переопределить конструктор по умолчанию в соответствии со своими нуждами.
Конструктор также может принимать один или несколько параметров. В конструктор параметры вводятся таким же образом, как и в метод. Для этого достаточно объявить их в скобках после имени конструктора.
Давайте рассмотрим применение конструкторов на примере:
Как видите, в данном примере поля экземпляра класса ex инициализируются по умолчанию с помощью конструктора.