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C#编程入门：构造函数、析构函数与其他重要概念

1. 构造函数

在C#中，构造函数是对象创建时自动调用的一系列代码。C#中的数据类型主要分为引用类型和值类型。构造函数又分为实例构造函数和静态构造函数。

1.1 引用类型的构造函数

引用类型的构造函数是最常见的。以下是一个简单的示例：

class Program {
    // 无参构造器
    public Program() {
    }
    // 带参数数组的构造器
    public Program(Object[] para) {
    }
    // 静态构造器
    static Program() {
    }
}

如果一个类中没有定义构造器，编译器会默认生成一个无参的构造器。

1.2 值类型的构造函数

值类型（Struct）的构造函数与引用类型不同。值类型的构造函数必须显示调用，且不能定义无参构造函数。以下是一个示例：

struct Point {
    public Int32 m_x, m_y;
    public Point() {
        m_x = m_y = 5;
    }
}
class Rectangle {
    public Point m_topLeft, m_bottomRight;
    public Rectangle() {
    }
}

在上述代码中，m_x 和 m_y 的值不会被初始化为5或0，编译器会报错。这是因为C#不允许在值类型中定义无参构造函数。

2. 析构函数

析构函数的作用是释放对象占用的资源。C#中析构函数的使用有一些重要注意事项。

2.1 析构函数的使用

• 析构函数不能在结构中定义，只能在类中使用。
• 每个类只能有一个析构函数。
• 析构函数无法继承或重载。
• 析构函数没有参数，且不应为空。
• 析构函数通常由垃圾回收器自动调用，但也可以通过显式调用GC.Collect()来强制回收。

2.2 析构函数与Dispose()方法的区别

• Dispose()方法用于释放托管和非托管资源，需要实现IDisposable接口。
• 析构函数主要用于释放非托管资源，但在某些情况下也可以释放托管资源。
• 最好通过显式调用Dispose()方法来释放资源，而不是依赖垃圾回收器。
• 如果类实现了IDisposable接口，可以在Dispose()方法中调用GC.SuppressFinalize(this)，告诉垃圾回收器不再调用析构函数。

2.3 示例

class Car {
    ~Car() {
        // 资源释放代码
    }
}
class TestDestructors {
    static void Main() {
        Car car = new Car();
        car = null;
        GC.Collect();
        Console.ReadLine();
    }
}

输出结果会显示析构函数被调用。

3. 操作符重载

在C#中，可以重载编程语言定义的操作符。操作符重载允许自定义类型的实例如何处理特定操作符。

3.1 一元操作符

• +, -, !, ~, ++, --, true, false

3.2 二元操作符

• +, -, *, /, %, &, |, ^, <, >, <=, >=, ==, !=, <>, &, |, ^

3.3 示例

class Complex {
    public static Complex operator+(Complex c1, Complex c2) {
        // 运算逻辑
    }
}

在IL代码中，+ 运算符会转化为 op_Addition 方法。

4. 转化操作符方法

转化操作符方法用于将一种类型的实例转化为另一种类型。在C#中，转化操作符必须是public和static方法。

4.1 示例

public sealed class Rational {
    private Int32 num;
    public Rational(Int32 num) {
        this.num = num;
    }
    public static implicit operator Rational(Int32 i) {
        return new Rational(i);
    }
    public static explicit operator Int32(Rational r) {
        return r.num;
    }
}

在IL代码中，隐式转化方法会被编译器自动调用。

5. 扩展方法

扩展方法允许在不修改原有代码的情况下扩展类的功能。

5.1 示例

static class PrintClass {
    public static void Print(this Program program, Int32 count) {
        for (Int32 i = 0; i < count; i++) {
            Console.WriteLine(i);
        }
    }
}

扩展方法必须在非泛型的静态类中定义，并且第一个参数必须是this关键字。

6. 分部方法（Partial Methods）

分部方法允许将方法的定义和实现分散到多个源文件中。

6.1 示例

internal sealed partial class Base {
    private String m_name;
    partial void OnNameChanging(String value);
}
internal sealed partial class Base {
    partial void OnNameChanging(String value) {
        if (String.IsNullOrEmpty(value)) {
            throw new ArgumentException("value");
        }
    }
}

分部方法的实现必须与声明保持一致，且返回类型始终是void。

7. 外部方法（Extern）

extern修饰符用于定义外部实现的方法，通常用于与外部库进行交互。

7.1 示例

[DllImport("User32.dll", EntryPoint = "MessageBox", CharSet = CharSet.Unicode)]
public static extern int MyMessageBox(int h, string m, string c, int type);

在上述代码中，DllImport属性用于导入外部库中的方法，EntryPoint指定要调用的方法名称。

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