【C#基础学习】第十章、方法

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于 2022-11-29 16:38:33 首次发布

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本文深入解析C#中的方法，包括方法的定义、局部变量（var关键字、嵌套块中的局部变量、局部常量）、程序控制流结构、方法调用、返回值（返回语句和void方法）、参数的六种类型（值参数、引用参数、输出参数、参数数组、命名参数、可选参数）以及方法重载。重点阐述了参数的使用细节和方法之间的交互，为理解和应用C#的方法提供了全面指导。

方法

1.方法的定义

方法是一块有名称的代码。（方法是类的函数成员）

我们可以使用方法的名称从别的地方执行这块代码，也可以把数据输入方法并接受数据输出。

方法由两部分组成：方法头和方法体

方法头的具体结构：

方法体的具体结构：

注意：

与C和C++不同：

C#中没有全局函数（也就是方法）声明在类型声明的外部。
C#中方法也没有默认的返回类型，所有方法必须包含返回类型或void。

2.方法组成详解

我们会先从方法体的局部变量讲起，再讲程序控制流结构和方法调用；然后讲方法体的返回类型和参数列表；最后讲方法重载。除此之外，我们还会简单讲一下栈帧和递归的含义。

2.1 局部变量

局部变量也保存数据。经常用于保存局部的或临时的计算数据。

局部变量的生存周期仅限于创建它的块以及它的块包含的嵌套块。
可以在方法块的任意位置声明局部变量，但必须在使用它们前声明。

字段是在类或结构中直接声明的任意类型的变量。字段是其包含类型的成员。

2.1.1 var关键字（类型推断）

我们在声明局部变量时，通常的写法如下：

class 第十章方法
{
    static void Main（）
    {
        int a=15;
        第十章方法 meth=new 第十章方法（）；
    }
}

我们可以这样理解，var关键字的作用是使编译器能从初始化语句的右边推断出数据的类型。

var的意义在于当类型的名称过于长时，我们可以像下面写法来简化代码：

class 第十章方法
{
    static void Main（）
    {
        var a=15;
        var meth=new 第十章方法（）；
    }
}

使用var关键字的条件：

只能用于局部变量，不能用于字段。（也就是说不能用于类或结构中直接声明的变量）
只能在变量声明中包含初始化时使用。
一旦编译器推断出变量的类型，它就是固定且不可更改的。

注意：var关键字不像javascript那样可以引用不同的类型。不改变C#的强类型性质。

2.1.2 嵌套块中的局部变量

我们可以从下图了解嵌套块中的局部变量以及局部变量的生存周期。

注意：在C和C++中，可以先声明一个局部变量，再在其嵌套块中再声明一个名称相同的局部变量。（在嵌套块范围内，嵌套块内的局部变量掩盖嵌套块外的局部变量）然而对于C#，无论怎样，都不允许第一个局部变量生成周期内，含有另一个同名的局部变量。

2.2 局部常量（常变量）

局部常量与局部变量类似，只是一旦被初始化，它的值就不能被改变。

使用局部常量的两个条件：

在声明时必须初始化
在声明后不能改变

局部常量语法：const 数据类型变量名=值；

const为关键字，不是修饰符，必须放在最前面

2.3 程序控制流结构

详见第九章中1.程序控制流结构。

2.4 方法调用

我们可以从方法体内部调用其他方法。

我们可以发现，想要在一个方法块内调用另一个不在本方法块内的方法，我们需要实例化一个类，再从实例成员调用方法。（那些嵌套在方法内的方法叫局部函数）

方法块内的代码可以直接调用局部函数。

2.5 返回值

方法可以向调用它的代码返回一个值。

方法可以选择返回一个值，也可以不返回值。

方法要返回一个值的时候要在方法块内添加一句 return 返回值（变量名或者对象名）；

2.5.1 返回语句和void方法

方法会执行到return时结束，所以即使没有返回值，但运行到一定程度想要结束方法时，可以在想要结束的位置后面添一句reutrn；就可以了，但要注意，有返回值时要记得在后面添加返回值哦

3 参数的六种类型

参数允许你实现两件事。一，在方法开始执行的时候把数据传入方法。二，返回多个值给调用代码。

参数有六种类型，各自以略微不同的方式从方法出入或传出数据。

值参数
引用参数
输出参数
参数数组
命名参数
可选参数

方法中的参数又可以分为形参和实参。

形参（局部变量）

形参与方法快内的其他局部变量不同，参数在方法体的外面定义并初始化。（参数在方法体的外面定义并在方法开始之前初始化）
可以有任意数目的形参声明，需要用逗号隔开

实参

当代码调用一个方法时，参数在方法体的外面定义并在方法开始之前初始化。

用于初始化形参的表达式和变量称为实参。

3.1 值参数

上图看到的这种类型是默认的类型，称为值参数。

值参数的定义：把实参的值复制给形参。

当方法被调用时，系统执行以下操作：

在栈中为形参分配空间
将实参的值复制给形参

值参数的实参不一定是变量，它可以是任何能计算成相应数据类型的表达式。

注意：

用作实参之前，变量必须被赋值。
对于引用类型，变量可以设置为null或者实际的引用。
值参数和值类型不是同一个东西。值参数是把实参的值复制给形参、值类型是值类型本身包含其值。

示例代码：

方法的调用过程：

我们可以发现，值参数中值类型在方法结束后不会改变，而引用类型则会发生改变。

3.2 引用参数

引用参数的定义：

使用引用参数时，必须在方法的声明和调用中使用ref修饰符。
实参必须是变量，在用作实参前必须赋值。对于引用类型变量可以设置为null或者实际的引用。
不会在栈中为形参分配空间。
形参的参数名将作为实参变量的别名，指向同一内存位置。因此在方法执行中发生对形参的改变，在方法结束后也不会消失。

示例：

当方法被调用时，系统执行以下操作：

不会在栈中为形参分配空间
形参的参数名将作为实参变量的别名，指向同一内存位置

3.2.1 ref局部变量和ref返回

ref除了可以用作引用参数的关键字。还有两种额外的功能。

一个是ref局部变量，它允许一个变量是另一个变量的别名。
一个是ref返回功能，它允许你将一个引用发送到方法外，然后在调用上下文内使用这个引用。

ref局部变量

ref局部变量的定义：

ref可以使一个变量是另一个变量的别名（值类型也可以）
使用ref创建的别名被影响都会反映到另一个变量上，因为它们引用的是相同的对象（值类型也一样）

语法： ref 数据类型变量=ref 别名

示例：ref int a= ref y;

ref返回

ref局部变量通常与ref返回一起使用。

ref返回功能提供一种使方法返回变量引用而不是变量值的方法。

示例：

结果返回：

Value inside class object：5

Value inside class object：10

ref返回的限制：

不能将返回类型是void的方法声明为ref返回方法
return ref 返回值表达式不能返回如下内容：
- 空值
- 常量
- 枚举成员
- 类或者结构体的属性
- 指向只读位置的指针
return ref 返回值表达式只能指向原先就在调用域内的位置、或字段。所以，它不能指向方法的局部变量
ref局部变量只能被赋值一次。
即使将一个方法声明为ref返回方法，但要是调用方法的时候省略了ref关键字，则返回的是值，不是指向值内存的指针。
如果ref局部变量作为常规的实际参数传递给其他方法，则该方法仅获得该变量的值。

3.3 引用类型作为值参数和引用参数

这里我们主要讨论在方法块内部设置形参会发生声明。

将引用类型对象作为值参数传递：
- 如果在方体块内创建一个新的对象赋值给形参，将切断形参和实参的连系。在方法调用结束后，新对象将不复存在。
- 示例图
  
  1.19 示例
- 1.20调用过程图
- 将引用类型对象作为引参数传递：
  - 如果在方体块内创建一个新的对象赋值给形参，在方法调用结束后，新对象依然存在，并且是实参所引用的值
    
    1.21示例图
  - 1.22调用过程图

3.4 输出参数

输出参数用于从方法体内把数据传出到调用代码，它们的行为与引用参数类似。

使用输出参数的要求：

它的行为与引用参数类似。
- 使用输出参数时，必须在方法的声明和调用中使用out修饰符。
- 实参必须是变量，在用作实参前必须赋值。因为方法需要内存位置来保存返回值。
- 形参的参数名将作为实参变量的别名，指向同一内存位置。因此在方法执行中发生对形参的改变，在方法结束后也不会消失。
与引用参数不同的是、
- 在方法块内，你需要给输出参数赋值之后才能读取它。这意味着参数的初始值是无关的，而且没有必要再方法调用之前赋值。
- 在方法块内，在方法返回之前，代码中每条可能的路径都必须为所有输出参数赋值。

在C#7.0后，我们可以采用输出参数新的语法：

3.5 参数数组

我们从上面的参数可以知道，一个形参必须严格对应一个实参。

参数数组则不同，它允许特定类型的零个或多个实参对应一个特定的形参。

参数数组的使用条件：

在一个参数列表中只能有一个参数数组，且它必须是列表中最后一个
参数数组的所有参数必须是同一类型

声明参数数组时的要求：

在数据类型前使用 params修饰符
在数据类型后放置一组空的方括号

（关于数组后续章节会讲，这里只需要知道数组就是多个拥有相同数据类型的数据项的集合、我们可以通过一个数字索引来访问数组、数组是引用类型，所以它的所有数据项都在堆里）

参数数组提供实参的两种方式：

一个用逗号分隔的该数据类型元素的列表
- void ListInt(params int[] array){...} //方法
- ListInt（1，2，3）； //3个int（调用方法）
一个该数据类型元素的一维数组
- void ListInt(params int[] array){...} //方法
- int[] intArray=new int[]{1,2,3}; //声明并初始化数组
- ListInt(intArray); //调用方法

注意：

对于参数数组，声明方法时要写params修饰符，而调用方法时并不用写params修饰符。
对于其他参数类型，值参数声明和调用都不用修饰符、输出参数和引用参数则都需要修饰符。
如果实参的参数数组位置没有变量，形参那里则会创建一个有零个元素的数组。
参数数组可以作为值参数和引用参数
作为值参数，参数数组在方法块内的变化不会保存。
作为引用参数，参数数组在方法块内的变化会保存。

3.6 四种参数类型总结

3.7 命名参数

以上四种参数都是位置参数，也就是说每一个实参的位置都必须与相应的形参位置对应。

定义：而C#提供的命名参数，则允许我们只要显示指定参数的名字，就可以以任意顺序在方法调用中列出实参。

命名参数的使用：

在方法的声明上没有什么不一样。
在方法调用时，形参的名字后面跟着冒号和实际的参数值或表达式

命名参数和位置参数可以一起混合使用：

命名参数可以在我们调用函数的时候提供更多的信息，我们可以给形参提供更有意义的名字。

比如在算正方形面积的方法里给形参的变量名取“height” “long”，当我们调用方法的时候，就可以知道每个实参的含义。为前面编写、后续阅读提供便利。

3.8 可选参数

可选参数允许我们在调用方法的时候包含这个参数，也可以省略它。

为了表明某个参数是可选的，你需要在方法声明中为该参数提供默认值。

可选参数的使用要求：

可选参数只能是值参数中的值类型和引用类型，且引用类型默认值只能是null。（也就是说参数不能加修饰符ref、out、params）
所有必填参数必须在可选参数之前声明。如果有params参数，则params参数必须在所有可选参数之后声明。
可选参数的省略顺序不能随意填写。
- 你必须从可选参数的末尾开始省略。（也就是说，假设有n个可选参数，你可以省略第n个可选参数，或者第n个和第n-1个可选参数，以此类推）
- 你要是想要以随意顺序省略，则可以搭配命名参数使用。

4 方法重载

方法重载（method overloading）的定义：就是一个类中有多个同名的方法。

使用相同方法名称的每个方法必须有一个和其他方法不同的签名（signature）。

在方法头中，方法的签名由以下信息组成：
- 方法的名称
- 参数的数目
- 参数的数据类型和顺序
- 参数修饰符
返回类型不是签名的一部分。
形参的名称也不是签名的一部分。
要想使用方法重载，方法的名称必须相同。

//下面是4个加法方法的重载

class MyClass
{
    float Add(int a,int b)
    { 
        return a + b; 
    }
    float Add(float a,int b)
    { 
        return a + b; 
    }
    float Add(float a,float b,int c)
    { 
        return a + b + c; 
    }
    float Add(float a,float b)
    { 
        return a + b; 
    }
}

5 栈帧

我们已经知道了局部变量和参数是位于栈上的，下面深入讨论以下其组织。

栈帧的定义：在调用方法时，内存从栈的顶部开始分配，保存和方法关联的一些数据项。这块内存叫方法的栈帧。

栈帧保存的内容包含：
- 返回地址。也就是方法退出的时候继续执行的位置。
- 分配内存的参数。也就是值参数，或者数组参数。
- 和方法调用相关的其他管理数据项。
在方法调用时，整个栈帧都会压入栈
在方法退出的时候，整个栈帧都会从栈上弹出。这一过程叫栈展开。