1 方法

一個(gè)方法是把一些相關(guān)的語句組織在一起，用來執(zhí)行一個(gè)任務(wù)的語句塊。每一個(gè) C# 程序至少有一個(gè)帶有 Main 方法的類。

1.1 定義方法

當(dāng)定義一個(gè)方法時(shí)，從根本上說是在聲明它的結(jié)構(gòu)的元素。在 C# 中，定義方法的語法如下：

<Access Specifier> <Return Type> <Method Name>(Parameter List)
{
   Method Body
}

下面是方法的各個(gè)元素：

• Access Specifier：訪問修飾符，這個(gè)決定了變量或方法對(duì)于另一個(gè)類的可見性。
• Return type：返回類型，一個(gè)方法可以返回一個(gè)值。返回類型是方法返回的值的數(shù)據(jù)類型。如果方法不返回任何值，則返回類型為 void。
• Method name：方法名稱，是一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，且是大小寫敏感的。它不能與類中聲明的其他標(biāo)識(shí)符相同。
• Parameter list：參數(shù)列表，使用圓括號(hào)括起來，該參數(shù)是用來傳遞和接收方法的數(shù)據(jù)。參數(shù)列表是指方法的參數(shù)類型、順序和數(shù)量。參數(shù)是可選的，也就是說，一個(gè)方法可能不包含參數(shù)。
• Method body：方法主體，包含了完成任務(wù)所需的指令集。

下面的代碼片段顯示一個(gè)函數(shù) FindMax，它接受兩個(gè)整數(shù)值，并返回兩個(gè)中的較大值。它有 public 訪問修飾符，所以它可以使用類的實(shí)例從類的外部進(jìn)行訪問。

class NumberManipulator
{
   public int FindMax(int num1, int num2)
   {
      /* 局部變量聲明 */
      int result;

      if (num1 > num2)
         result = num1;
      else
         result = num2;

      return result;
   }
   ...
}

1.2 參數(shù)傳遞

當(dāng)調(diào)用帶有參數(shù)的方法時(shí)，需要向方法傳遞參數(shù)。在 C# 中，有三種向方法傳遞參數(shù)的方式：

1.2.1 按值傳遞參數(shù)

這是參數(shù)傳遞的默認(rèn)方式。在這種方式下，當(dāng)調(diào)用一個(gè)方法時(shí)，會(huì)為每個(gè)值參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的存儲(chǔ)位置。
實(shí)際參數(shù)的值會(huì)復(fù)制給形參，實(shí)參和形參使用的是兩個(gè)不同內(nèi)存中的值。所以，當(dāng)形參的值發(fā)生改變時(shí)，不會(huì)影響實(shí)參的值，從而保證了實(shí)參數(shù)據(jù)的安全。下面的實(shí)例演示了這個(gè)概念：

using System;
namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void swap(int x, int y)
      {
         int temp;
         
         temp = x; /* 保存 x 的值 */
         x = y;    /* 把 y 賦值給 x */
         y = temp; /* 把 temp 賦值給 y */
      }
     
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部變量定義 */
         int a = 100;
         int b = 200;
         
         Console.WriteLine("在交換之前，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交換之前，b 的值： {0}", b);
         
         /* 調(diào)用函數(shù)來交換值 */
         n.swap(a, b);
         
         Console.WriteLine("在交換之后，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交換之后，b 的值： {0}", b);
         
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

結(jié)果：
在交換之前，a 的值：100
在交換之前，b 的值：200
在交換之后，a 的值：100
在交換之后，b 的值：200

結(jié)果表明，即使在函數(shù)內(nèi)改變了值，值也沒有發(fā)生任何的變化。

1.2.2 按引用傳遞參數(shù)

引用參數(shù)是一個(gè)對(duì)變量的內(nèi)存位置的引用。當(dāng)按引用傳遞參數(shù)時(shí)，與值參數(shù)不同的是，它不會(huì)為這些參數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的存儲(chǔ)位置。引用參數(shù)表示與提供給方法的實(shí)際參數(shù)具有相同的內(nèi)存位置。
在 C# 中，使用 ref 關(guān)鍵字聲明引用參數(shù)。使用 ref，可以讓方法直接操作調(diào)用方變量本身，而不是它的副本。
ref 的作用：

• 普通傳值（按值傳遞）：方法接收的是變量的副本，對(duì)副本的修改不會(huì)影響原變量。
• 引用傳遞（ref 傳遞）：方法接收的是變量的引用，對(duì)引用指向的內(nèi)存進(jìn)行修改，會(huì)影響原變量。

棧與堆的關(guān)系：

• 值類型（如 int, float）通常存儲(chǔ)在棧上。引用傳遞時(shí)，傳遞的是棧上變量的引用。
• 引用類型（如對(duì)象、數(shù)組）存儲(chǔ)在堆上。引用傳遞時(shí)，ref 傳遞的是對(duì)堆上對(duì)象的引用。

下面的實(shí)例演示了這點(diǎn)：

using System;
namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void swap(ref int x, ref int y)
      {
         int temp;

         temp = x; /* 保存 x 的值 */
         x = y;    /* 把 y 賦值給 x */
         y = temp; /* 把 temp 賦值給 y */
       }   
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部變量定義 */
         int a = 100;
         int b = 200;

         Console.WriteLine("在交換之前，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交換之前，b 的值： {0}", b);

         /* 調(diào)用函數(shù)來交換值 */
         n.swap(ref a, ref b);

         Console.WriteLine("在交換之后，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交換之后，b 的值： {0}", b);
 
         Console.ReadLine();

      }
   }
}
結(jié)果：
在交換之前，a 的值：100
在交換之前，b 的值：200
在交換之后，a 的值：200
在交換之后，b 的值：100

結(jié)果表明，swap 函數(shù)內(nèi)的值改變了，且這個(gè)改變可以在 Main 函數(shù)中反映出來。

1.2.3 按輸出傳遞參數(shù)

return 語句可用于只從函數(shù)中返回一個(gè)值。但是，可以使用 輸出參數(shù) out 關(guān)鍵字來從函數(shù)中返回兩個(gè)值。輸出參數(shù)會(huì)把方法輸出的數(shù)據(jù)賦給自己，其他方面與引用參數(shù)相似。

下面的實(shí)例演示了這點(diǎn)：

using System;

namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void getValue(out int x )
      {
         int temp = 5;
         x = temp;
      }
   
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部變量定義 */
         int a = 100;
         
         Console.WriteLine("在方法調(diào)用之前，a 的值： {0}", a);
         
         /* 調(diào)用函數(shù)來獲取值 */
         n.getValue(out a);

         Console.WriteLine("在方法調(diào)用之后，a 的值： {0}", a);
         Console.ReadLine();

      }
   }
}

結(jié)果：
在方法調(diào)用之前，a 的值： 100
在方法調(diào)用之后，a 的值： 5

1.2.4 可變參數(shù) params

當(dāng)聲明一個(gè)方法時(shí)，不能確定要傳遞給函數(shù)作為參數(shù)的參數(shù)數(shù)目。C# 參數(shù)數(shù)組解決了這個(gè)問題，參數(shù)數(shù)組通常用于傳遞未知數(shù)量的參數(shù)給函數(shù)。

在使用數(shù)組作為形參時(shí)，C# 提供了 params 關(guān)鍵字，使調(diào)用數(shù)組為形參的方法時(shí)，既可以傳遞數(shù)組實(shí)參，也可以傳遞一組數(shù)組元素。但是，一個(gè)方法中只能有一個(gè)可變參數(shù) params，且必須在形參列表最后一個(gè)位置
params 的使用格式為：

public 返回類型 方法名稱( params 類型名稱[] 數(shù)組名稱 )

實(shí)例

using System;
namespace ArrayApplication
{
   class ParamArray
   {
      public int AddElements(params int[] arr)
      {
         int sum = 0;
         foreach (int i in arr)
         {
            sum += i;
         }
         return sum;
      }
   }
     
   class TestClass
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         ParamArray app = new ParamArray();
         int sum = app.AddElements(512, 720, 250, 567, 889);
         Console.WriteLine("總和是： {0}", sum);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

結(jié)果：
總和是： 2938

1.2.5 具名參數(shù)

具名參數(shù)允許調(diào)用方法時(shí)顯式指定參數(shù)名稱，而不是按位置傳遞參數(shù)。這對(duì)有多個(gè)參數(shù)的方法特別有用，因?yàn)榭梢赃x擇性地設(shè)置某些參數(shù)，而忽略其他參數(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 提高代碼可讀性。
• 避免因參數(shù)順序出錯(cuò)而導(dǎo)致的問題

void PrintDetails(string name, int age, string city)
{
    Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}, City: {city}");
}

// 具名參數(shù)調(diào)用
PrintDetails(name: "Alice", age: 25, city: "New York");

// 順序可以隨意調(diào)整
PrintDetails(city: "Los Angeles", name: "Bob", age: 30);

1.2.6 可選參數(shù)

可選參數(shù)允許為方法的某些參數(shù)指定默認(rèn)值，這樣調(diào)用方法時(shí)可以省略這些參數(shù)

void Greet(string name, string greeting = "Hello")
{
    Console.WriteLine($"{greeting}, {name}!");
}

// 調(diào)用時(shí)省略可選參數(shù)
Greet("Alice");               // 輸出：Hello, Alice!

// 調(diào)用時(shí)顯式傳遞可選參數(shù)
Greet("Bob", "Hi");           // 輸出：Hi, Bob!

1.3 匿名方法

在 C# 中，匿名函數(shù)是一種沒有名字的方法，可以在代碼中定義和使用。
匿名方法（Anonymous methods） 提供了一種傳遞代碼塊作為委托參數(shù)的技術(shù)。
在匿名方法中不需要指定返回類型，它是從方法主體內(nèi)的 return 語句推斷的。

1.3.1 Lambda 表達(dá)式

1.3.1.1 定義

Lambda 表達(dá)式是一個(gè)簡(jiǎn)潔的語法，用于創(chuàng)建匿名函數(shù)。它們通常用于 LINQ 查詢和委托。

(parameters) => expression
// 或
(parameters) => { statement; }

其中：

• parameters：傳遞給 Lambda 表達(dá)式的參數(shù)，可以省略括號(hào) ()（當(dāng)只有一個(gè)參數(shù)時(shí)）。
• =>：稱為goes to操作符，分隔參數(shù)和方法體。
• expression 或 statements：要執(zhí)行的代碼，簡(jiǎn)單情況可以用一個(gè)表達(dá)式，復(fù)雜邏輯可以使用代碼塊 {}。

注意：

• 作用范圍：Lambda 表達(dá)式可以捕獲外部變量，但要小心，這可能導(dǎo)致意外的閉包效果。
• 類型推斷：C# 支持類型推斷，Lambda 表達(dá)式的參數(shù)類型在多數(shù)情況下可以自動(dòng)推斷，無需顯式聲明類型。
• 簡(jiǎn)潔性：對(duì)于簡(jiǎn)單邏輯，可以直接寫成 Lambda 表達(dá)式；對(duì)于復(fù)雜邏輯，最好用命名方法，避免代碼難以閱讀。

實(shí)例

// 示例：使用 Lambda 表達(dá)式定義一個(gè)委托
Func<int, int, int> add = (a, b) => a + b;
Console.WriteLine(add(2, 3)); // 輸出 5

// 示例：使用 Lambda 表達(dá)式過濾數(shù)組中的元素
int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);
foreach (var num in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(num); // 輸出 2 4
}

1.3.1.2 常用類型

Lambda 表達(dá)式通常用于定義委托或作為方法的參數(shù)，例如：

• Func：定義具有返回值的 Lambda 表達(dá)式。
• Action：定義不具有返回值的 Lambda 表達(dá)式。
• Predicate：定義返回 bool 類型的 Lambda 表達(dá)式，常用于條件判斷。

示例：不同類型的 Lambda 表達(dá)式

Func<int, int, int> multiply = (x, y) => x * y;
Console.WriteLine(multiply(3, 4));  // 輸出：12

Action<string> greet = name => Console.WriteLine($"Hello, {name}!");
greet("Alice");  // 輸出：Hello, Alice!

Predicate<int> isEven = n => n % 2 == 0;
Console.WriteLine(isEven(4));  // 輸出：True

1.3.1.3 Lambda 表達(dá)式與 LINQ

Lambda 表達(dá)式在 LINQ 查詢中常用于指定篩選條件、排序方式等。例如，對(duì)一個(gè) List<int> 進(jìn)行篩選和排序：

List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0).OrderBy(n => n);

foreach (var num in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(num);  // 輸出：2, 4, 6
}

1.3.1.4 Lambda 表達(dá)式的捕獲變量

Lambda 表達(dá)式可以捕獲外部作用域中的變量。捕獲的變量與閉包類似，生命周期與 Lambda 表達(dá)式一致。

int factor = 3;
Func<int, int> multiplyByFactor = n => n * factor;
Console.WriteLine(multiplyByFactor(5));  // 輸出：15

在這里，factor 是一個(gè)外部變量，multiplyByFactor 捕獲了 factor，并在 Lambda 表達(dá)式中使用它。

1.4 外部方法

1.4.1 定義

外部方法是指那些用非托管代碼（如C或C++）編寫的函數(shù)，這些函數(shù)被編譯成動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）或其他形式的可執(zhí)行文件。C#程序通過P/Invoke（Platform Invocation Services） 機(jī)制調(diào)用這些外部方法，P/Invoke 允許托管代碼（如C#）調(diào)用非托管代碼。
在C#中，調(diào)用外部方法（也稱為外部函數(shù)或P/Invoke方法）之前需要先聲明，這是因?yàn)?code>C#是一種類型安全的語言，它需要在編譯時(shí)知道方法的簽名（即方法的名稱、參數(shù)類型和返回類型）。外部方法通常指的是那些用非托管代碼（如C或C++編寫的DLL文件）實(shí)現(xiàn)的方法。

為什么需要先聲明：

• 類型安全：C# 編譯器需要在編譯時(shí)知道方法的簽名，以確保調(diào)用時(shí)傳遞的參數(shù)類型和數(shù)量是正確的。
• 元數(shù)據(jù)：聲明外部方法時(shí)，可以提供關(guān)于方法的元數(shù)據(jù)（如DLL名稱、入口點(diǎn)名稱等），這些信息是運(yùn)行時(shí)環(huán)境（CLR，Common Language Runtime）用來加載和調(diào)用非托管代碼所必需的。
• 編譯時(shí)檢查：通過聲明外部方法，編譯器可以在編譯時(shí)檢查調(diào)用的正確性，減少運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。

1.4.2 使用

在C#中，可以使用DllImport屬性來聲明外部方法。DllImport屬性指定了包含該方法的DLL文件的名稱和入口點(diǎn)（即方法的名稱）。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

using System;  
using System.Runtime.InteropServices;  
  
class Program  
{  
    // 聲明外部方法  
    [DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]  
    public static extern IntPtr GetModuleHandle(string lpModuleName);  
  
    static void Main()  
    {  
        // 調(diào)用外部方法  
        IntPtr handle = GetModuleHandle("kernel32.dll");  
        Console.WriteLine("Handle: " + handle);  
    }  
}

在這個(gè)例子中，GetModuleHandle是一個(gè)外部方法，它位于kernel32.dll中。我們使用DllImport特性來聲明這個(gè)方法，并在Main方法中調(diào)用它。

注意事項(xiàng)：

• 字符集：使用CharSet屬性指定字符集（如 CharSet.Auto、CharSet.Ansi 或 CharSet.Unicode ），這會(huì)影響字符串參數(shù)的傳遞方式。
• 調(diào)用約定：默認(rèn)情況下，P/Invoke使用stdcall調(diào)用約定。如果外部方法使用其他調(diào)用約定（如cdecl），需要使用CallingConvention枚舉來指定。
• 錯(cuò)誤處理：調(diào)用外部方法時(shí)，可能會(huì)遇到各種錯(cuò)誤（如找不到DLL、方法簽名不匹配等）。因此，適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤處理是非常重要的。

1.5 擴(kuò)展方法

1.5.1 定義

在 C# 中，擴(kuò)展方法（Extension Method）是允許在不修改類代碼或創(chuàng)建子類的情況下，為現(xiàn)有類型添加 新方法的一種機(jī)制。擴(kuò)展方法本質(zhì)上是一個(gè)靜態(tài)方法，但它的調(diào)用方式和實(shí)例方法類似，使得我們可以在不修改源代碼的情況下增強(qiáng)類的功能。

擴(kuò)展方法必須滿足以下條件：

• 必須定義在靜態(tài)類中
• 方法本身必須是靜態(tài)的
• 第一個(gè)參數(shù)必須使用 this 關(guān)鍵字修飾，并指定參數(shù)類型即要擴(kuò)展的類型

this 關(guān)鍵字的作用：

• 標(biāo)識(shí)擴(kuò)展方法：this 關(guān)鍵字告訴編譯器這是一個(gè)擴(kuò)展方法，而不是普通的靜態(tài)方法。
• 指定擴(kuò)展類型：this 后面的參數(shù)類型就是要擴(kuò)展的類型。
• 調(diào)用方式：可以像調(diào)用實(shí)例方法一樣調(diào)用擴(kuò)展方法。

擴(kuò)展方法的優(yōu)點(diǎn)：

• 無需修改原類：無需更改或繼承現(xiàn)有類型即可添加新方法。
• 提高代碼可讀性：擴(kuò)展方法讓代碼更具可讀性，因?yàn)樗鼈兛梢韵駥?shí)例方法一樣調(diào)用。
• 方便維護(hù)：擴(kuò)展方法通常集中在一個(gè)靜態(tài)類中，有助于代碼模塊化和維護(hù)。

注意事項(xiàng)：

• 擴(kuò)展方法的命名沖突：如果類型本身已經(jīng)定義了一個(gè)與擴(kuò)展方法同名的方法，實(shí)例方法優(yōu)先。擴(kuò)展方法只會(huì)在沒有實(shí)例方法的情況下被調(diào)用。
• this 關(guān)鍵字僅用于第一個(gè)參數(shù)：擴(kuò)展方法的第一個(gè)參數(shù)是要擴(kuò)展的類型，必須用 this 關(guān)鍵字修飾。擴(kuò)展方法只能有一個(gè) this 參數(shù)。
• 命名空間的引用：要使用擴(kuò)展方法，必須引用擴(kuò)展方法所在的命名空間。
• 適用場(chǎng)景：擴(kuò)展方法通常用于增強(qiáng)不可修改的類（如第三方庫(kù)類）或基礎(chǔ)類型（如 string、int 等）而不推薦濫用

1.5.2 操作示例

以下示例演示如何為 string 類型定義一個(gè)擴(kuò)展方法 ToCapitalize，用于將字符串的首字母大寫：

// 定義一個(gè)靜態(tài)類來容納擴(kuò)展方法
public static class StringExtensions
{
    // 定義一個(gè)靜態(tài)擴(kuò)展方法，用于將字符串首字母大寫
    public static string ToCapitalize(this string input)
    {
        if (string.IsNullOrEmpty(input))
            return input;

        return char.ToUpper(input[0]) + input.Substring(1).ToLower();
    }
}

// 使用擴(kuò)展方法
public class Program
{
    public static void Main()
    {
        string text = "hello world";
        
        // 調(diào)用擴(kuò)展方法，就像調(diào)用實(shí)例方法一樣
        string capitalizedText = text.ToCapitalize();

        Console.WriteLine(capitalizedText); // 輸出 "Hello world"
    }
}

為 int 類型添加一個(gè)擴(kuò)展方法，計(jì)算該整數(shù)的平方：

public static class IntExtensions
{
    public static int Square(this int number)
    {
        return number * number;
    }
}

public class Program
{
    public static void Main()
    {
        int number = 5;
        
        int square = number.Square(); // 調(diào)用擴(kuò)展方法
        
        Console.WriteLine(square); // 輸出 25
    }
}