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十六、什么是方法

　第六讲 方法

　　方法又称成员函数（Member Function），集中体现了类或对象的行为。方法同样分为静态方法和实例方法。静态方法只可以操作静态域，而实例方法既可以操作实例域，也可以操作静态域--虽然这不被推荐，但在某些特殊的情况下会显得很有用。方法也有如域一样的5种存取修饰符--public，protected，internal，protected internal，private，它们的意义如前所述。

　　方法参数

　　方法的参数是个值得特别注意的地方。方法的参数传递有四种类型：传值（by value），传址（by reference），输出参数（by output），数组参数（by array）。传值参数无需额外的修饰符，传址参数需要修饰符ref，输出参数需要修饰符out，数组参数需要修饰符params。传值参数在方法调用过程中如果改变了参数的值，那么传入方法的参数在方法调用完成以后并不因此而改变，而是保留原来传入时的值。传址参数恰恰相反，如果方法调用过程改变了参数的值，那么传入方法的参数在调用完成以后也随之改变。实际上从名称上我们可以清楚地看出两者的含义--传值参数传递的是调用参数的一份拷贝，而传址参数传递的是调用参数的内存地址，该参数在方法内外指向的是同一个存储位置。看下面的例子及其输出：

using System;
class Test
{
　　　　static void Swap(ref int x, ref int y)
　　　　{
　　　　　　　　int temp = x;
　　　　　　　　x = y;
　　　　　　　　y = temp;
　　　　}
　　　　static void Swap(int x,int y)
　　　　{
　　　　　　　　int temp = x;
　　　　　　　　x = y;
　　　　　　　　y = temp;
　　　　}
　　　　static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　int i = 1, j = 2;
　　　　　　　　Swap(ref i, ref j);
　　　　　　　　Console.WriteLine("i = {0}, j = {1}", i, j);
　　　　　　　　Swap(i,j);
　　　　　　　　Console.WriteLine("i = {0}, j = {1}", i, j);
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

i = 2, j = 1
i = 2, j = 1

　　我们可以清楚地看到两个交换函数Swap()由于参数的差别--传值与传址，而得到不同的调用结果。注意传址参数的方法调用无论在声明时还是调用时都要加上ref修饰符。

　笼统地说传值不会改变参数的值在有些情况下是错误的，我们看下面一个例子：

using System;
class Element
{
　　　　public int Number=10;
}

class Test
{
　　　　static void Change(Element s)
　　　　{
　　　　　　　　s.Number=100;
　　　　}
　　　　static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　Element e=new Element();
　　　　　　　　Console.WriteLine(e.Number);
　　　　　　　　Change(e);
　　　　　　　　Console.WriteLine(e.Number);
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

10
100

　　我们看到即使传值方式仍然改变了类型为Element类的对象t。但严格意义上讲，我们是改变了对象t的域，而非对象t本身。我们再看下面的例子：

using System;
class Element
{
　　　　public int Number=10;
}

class Test
{
　　　　static void Change(Element s)
　　　　{
　　　　　　　　Element r=new Element();
　　　　　　　　r.Number=100;
　　　　　　　　s=r;
　　　　}
　　　　static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　Element e=new Element();

　　　　　　　　Console.WriteLine(e.Number);
　　　　　　　　Change(e);
　　　　　　　　Console.WriteLine(e.Number);
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

10
10

　　传值方式根本没有改变类型为Element类的对象t！实际上，如果我们能够理解类这一C#中的引用类型(reference type)的特性，我们便能看出上面两个例子差别！在传值过程中，引用类型本身不会改变（t不会改变），但引用类型内含的域却会改变（t.Number改变了）！C#语言的引用类型有：object类型（包括系统内建的class类型和用户自建的class类型--继承自object类型），string类型，interface类型，array类型，delegate类型。它们在传值调用中都有上面两个例子展示的特性。

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　　在传值和传址情况下，C#强制要求参数在传入之前由用户明确初始化，否则编译器报错！但我们如果有一个并不依赖于参数初值的函数，我们只是需要函数返回时得到它的值是该怎么办呢？往往在我们的函数返回值不至一个时我们特别需要这种技巧。答案是用out修饰的输出参数。但需要记住输出参数与通常的函数返回值有一定的区别：函数返回值往往存在堆栈里，在返回时弹出；而输出参数需要用户预先制定存储位置，也就是用户需要提前声明变量--当然也可以初始化。看下面的例子：

using System;
class Test
{
　　　　static void ResoluteName(string fullname,out string firstname,out string lastname)
　　　　{
　　　　　　　　string[] strArray=fullname.Split(new char[]{' '});
　　　　　　　　firstname=strArray[0];
　　　　　　　　lastname=strArray[1];
　　　　}
　　　　public static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　string MyName="Cornfield Lee";
　　　　　　　　string MyFirstName,MyLastName;

　　　　　　　　ResoluteName(MyName,out MyFirstName,out MyLastName);

　　　　　　　　Console.WriteLine("My first name: {0}, My last name: {1}",
MyFirstName, MyLastName);
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

My first name: Cornfield, My last name: Lee

　　在函数体内所有输出参数必须被赋值，否则编译器报错！out修饰符同样应该应用在函数声明和调用两个地方，除了充当返回值这一特殊的功能外，out修饰符ref修饰符有很相似的地方：传址。我们可以看出C#完全摈弃了传统C/C++语言赋予程序员莫大的自由度，毕竟C#是用来开发高效的下一代网络平台，安全性--包括系统安全（系统结构的设计）和工程安全（避免程序员经常犯的错误）是它设计时的重要考虑，当然我们看到C#并没有因为安全性而丧失多少语言的性能，这正是C#的卓越之处，“Sharp”之处！

　　数组参数也是我们经常用到的一个地方--传递大量的数组集合参数。我们先看下面的例子：

using System;
class Test
{
　　　　static int Sum(params int[] args)
　　　　{
　　　　　　　　int s=0;
　　　　　　　　foreach(int n in args)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　s+=n;
　　　　　　　　}
　　　　　　　　return s;
　　　　}
　　　　static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　int[] var=new int[]{1,2,3,4,5};
　　　　　　　　Console.WriteLine("The Sum:"+Sum(var));
　　　　　　　　Console.WriteLine("The Sum:"+Sum(10,20,30,40,50));
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

The Sum:15
The Sum:150

　　可以看出，数组参数可以是数组如：var，也可以是能够隐式转化为数组的参数如：10,20,30,40,50。这为我们的程序提供了很高的扩展性。

　　同名方法参数的不同会导致方法出现多态现象，这又叫重载（overloading）方法。需要指出的是编译器是在编译时便绑定了方法和方法调用。只能通过参数的不同来重载方法，其他的不同（如返回值）不能为编译器提供有效的重载信息。

　　方法继承

　　第一等的面向对象机制为C#的方法引入了virtual，override，sealed，abstract四种修饰符来提供不同的继承需求。类的虚方法是可以在该类的继承自类中改变其实现的方法，当然这种改变仅限于方法体的改变，而非方法头（方法声明）的改变。被子类改变的虚方法必须在方法头加上override来表示。当一个虚方法被调用时，该类的实例--亦即对象的运行时类型(run-time type)来决定哪个方法体被调用。我们看下面的例子：

using System;
class Parent
{
　　　　public void F() { Console.WriteLine("Parent.F"); }
　　　　public virtual void G() { Console.WriteLine("Parent.G"); }
}
class Child: Parent
{
　　　　new public void F() { Console.WriteLine("Child.F"); }
　　　　public override void G() { Console.WriteLine("Child.G"); }
}
class Test
{
　　　　static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　Child b = new Child();
　　　　　　　　Parent a = b;
　　　　　　　　a.F();
　　　　　　　　b.F();
　　　　　　　　a.G();
　　　　　　　　b.G();
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

Parent.F
Child.F
Child.G
Child.G

　　我们可以看到class Child中F()方法的声明采取了重写（new）的办法来屏蔽class Parent中的非虚方法F()的声明。而G()方法就采用了覆盖（override）的办法来提供方法的多态机制。需要注意的是重写（new）方法和覆盖（override）方法的不同，从本质上讲重写方法是编译时绑定，而覆盖方法是运行时绑定。值得指出的是虚方法不可以是静态方法--也就是说不可以用static和virtual同时修饰一个方法，这由它的运行时类型辨析机制所决定。override必须和virtual配合使用，当然也不能和static同时使用。

　　那么我们如果在一个类的继承体系中不想再使一个虚方法被覆盖，我们该怎样做呢？答案是sealed override (密封覆盖)，我们将sealed和override同时修饰一个虚方法便可以达到这种目的：sealed override public void F()。注意这里一定是sealed和override同时使用，也一定是密封覆盖一个虚方法，或者一个被覆盖（而不是密封覆盖）了的虚方法。密封一个非虚方法是没有意义的，也是错误的。看下面的例子：

//sealed.cs
// csc /t:library sealed.cs
using System;
class Parent
{
　　　　public virtual void F()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Parent.F");
　　　　}
　　　　public virtual void G()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Parent.G");
　　　　}
}
class Child: Parent
{
　　　　sealed override public void F()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Child.F");
　　　　}
　　　　override public void G()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Child.G");
　　　　}
}
class Grandson: Child
{
　　　　override public void G()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Grandson.G");
　　　　}
}

　　抽象（abstract）方法在逻辑上类似于虚方法，只是不能像虚方法那样被调用，而只是一个接口的声明而非实现。抽象方法没有类似于{…}这样的方法实现，也不允许这样做。抽象方法同样不能是静态的。含有抽象方法的类一定是抽象类，也一定要加abstract类修饰符。但抽象类并不一定要含有抽象方法。继承含有抽象方法的抽象类的子类必须覆盖并实现（直接使用override）该方法，或者组合使用abstract override使之继续抽象，或者不提供任何覆盖和实现。后两者的行为是一样的。看下面的例子：

//abstract1.cs
// csc /t:library abstract1.cs
using System;
abstract class Parent
{
　　　　public abstract void F();

　　　　public abstract void G();
}
abstract class Child: Parent
{
　　　　public abstract override void F();
}
abstract class Grandson: Child
{
　　　　public override void F()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Grandson.F");
　　　　}
　　　　public override void G()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Grandson.G");
　　　　}
}

　　抽象方法可以抽象一个继承来的虚方法，我们看下面的例子：

//abstract2.cs
// csc /t:library abstract2.cs
using System;
class Parent
{
　　　　public virtual void Method()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Parent.Method");
　　　　}
}
abstract class Child: Parent
{
　　　　public abstract override void Method();
}
abstract class Grandson: Child
{
　　　　public override void Method()
　　　　{
　　　　　　　　Console.WriteLine("Grandson.Method");
　　　　}
}

　　归根结底，我们抓住了运行时绑定和编译时绑定的基本机理，我们便能看透方法呈现出的种种overload，virtual，override，sealed，abstract等形态，我们才能运用好方法这一利器！

　　外部方法

　　C#引入了extern修饰符来表示外部方法。外部方法是用C#以外的语言实现的方法如Win32 API函数。如前所是外部方法不能是抽象方法。我们看下面的一个例子：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class MyClass
{
　　　　[DllImport("user32.dll")]
　　　　static extern int MessageBoxA(int hWnd, string msg,string caption, int type);

public static void Main()
　　　　{
　　　　　　　　MessageBoxA(0, "Hello, World!", "This is called from a C# app!", 0);
　　　　}
}

　　程序经编译后执行输出：

　　这里我们调用了Win32 API函数int MessageBoxA(int hWnd, string msg,string caption, int type)。

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