由C++转向C#需要注意的变化(一)

引言：每隔10年左右，编程人员就需要花费大量的时间和精力去学习新的编程技术。在80年代是Unix和C，90年代是Windows和C++，现在又轮到了微软的.NETFramework和C#。尽管需要学习新的技术，但由此带来的好处却远高于付出的劳动。幸运的是，使用C#和.NET进行的大多数工程的分析和设计与在C++和Windows中没有本质的变化。在本篇文章中，我将介绍如何实现由C++到C#的飞跃。

　　已经有许多文章介绍过C#对C++的改进，在这里我就不再重复这些问题了。在这里，我将重点讨论由C++转向C#时最大的变化：由不可管理的环境向可管理的环境的变化。此外，我还会提出一些C#编程人员容易犯的错误供大家参考，此外，还将说明一些C#语言的能够影响编程的新功能。

　　系列文章：[由C++转向C#需要注意的变化(二)]

　　转向可管理的环境

　　C++的设计目标是低级的、与平台无关的面向对象编程语言，C#则是一种高级的面向组件的编程语言。向可管理环境的转变意味着你编程方式思考的重大转变，C#不再处理细微的控制，而是让架构帮助你处理这些重要的问题。例如，在C++中，我们就可以使用new在栈中、堆中、甚至是内存中的某一特定位置创建一个对象。

　　在.NET的可管理环境中，我们再不用进行那样细微的控制了。在选择了要创建的类型后，它的位置就是固定的了。简单类型（ints、double和long）的对象总是被创建在栈中（除非它们是被包含在其他的对象中），类总是被创建在堆中。我们无法控制对象是创建在堆中哪个位置的，也没有办法得到这个地址，不能将对象放置在内存中的某一特定位置。（当然也有突破这些限制的方法，但那是很另类的方法。）我们再也不能控制对象的生存周期，C#没有destructor。碎片收集程序会将对象所占用的内存进行回收，但这是非显性地进行的。

　　正是C#的这种结构反映了其基础架构，其中没有多重继承和模板，因为在一个可管理的碎片收集环境中，多重继承是很难高效地实现的。

　　C#中的简单类型仅仅是对通用语言运行库（CLR）中类型的简单映射，例如，C#中的int是对System.Int32的映射。C#中的数据类型不是由语言本身决定的，而是由CLR决定的。事实上，如果仍然想在C#中使用在VisualBasic中创建的对象，就必须使自己的编程习惯更符合CLR的规定。

　　另一方面，可管理的环境和CLR也给我们带来了好处。除了碎片收集和所有.NET语言中统一的数据类型外，它还提供给我们一个功能强大的面向组件的编程语言，无须对后期绑定提供特别的支持，类型发现和后期绑定都是被内置在语言中的。属性是C#语言中的第一类的成员，事件和代理也是。

　　可管理环境最主要的优点是.NETFramework。尽管在所有的.NET语文中都可以使用这种框架，但C#可以更好地使用.NET框架中丰富的类、接口和对象。

　　Traps

　　C#看起来与C++非常相似，这使得我们在由C++转向C#时比较轻松，但其中也有一些容易出错的地方。在C++中编写得非常漂亮的代码，在C#中会不能通过编译，甚至会出现意想不到的结果。C#与C++之间在语法上的变化并不大，编译器能够发现这二者之间大部分的差异，我在这里就不再多费笔墨了，在这里我介绍几个容易出问题的比较重要的变化：

　　引用类型和值类型

　　在C#中，值类型和引用类型数据是有区别的。简单类型（int、long、double等）和结构属于值类型数据，类和对象属于引用类型数据。除非是包含在引用类型的变量中，与在C++中一样，值类型变量的值存储在栈中。引用类型的变量也存储在栈中，但它的值是一个存储在堆中的对象的地址，这一点也与C++类似。值类型变量是将自己的值传递给方法，而引用类型变量则将自己的指针传递给方法。

 

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　　结构

　　C#中的结构与C++中有非常明显的区别。在C++中，结构更象是类，除了缺省的继承外，其缺省的访问权限是public而不是private。在C#中，结构与类截然不同，它是用来封装轻型对象的，是值类型的数据类型，在传递时传送的是变量的值，而不是其地址。此外，它们也有一些不适用于类的限制，例如，它是不能继承的，也没有除System.ValueType之外的基本类。结构还不能定义一个缺省的constructor。

　　另一方面，由于结构比类的效率要高，因此它非常适合于创建轻型对象。因此，如果它的缺点对你的软件没有影响，使用结构比使用类效率要高得多，尤其是对于小对象而言。

　　所有的一切都是对象

　　在C#中，所有的东西都是由继承Object得到的，包括创建的类和int、structs等值类型的变量。Object类提供了一些有用的方法，例如ToString，使用ToString的一个例子是与System.Console.WriteLine一起使用，它可以接受一个字符串和许多对象。与使用printf语句不同，要使用WriteLine，需要提供代换变量。假设myEmployee是用户定义的Employee类的一个实例，myCounter是用户定义的Counter类的一个实例：

 　　Console.WriteLine("Theemployee:{0},thecountervalue:{1}",
　　myEmployee,myCounter); 

　　其中的WriteLine会调用每个对象的Object.ToString方法，替换作为参数返回的变量。如果Employee类不覆盖ToString，就会调用缺省的实现（由System.Object继承得到的），它将把类的名字作为一个字符串返回。Counter会覆盖ToString，返回一个整型的变量，因此，上面代码的输出为：

 　　Theemployee:Employee,thecountervalue:12 

　　如果向WriteLine传递一个整型变量会发生什么情况呢？由于不能对整型变量调用ToString，编译器将自动将整型变量封装在一个对象的实例中。当WriteLine调用ToString时，对象就会返回表示整型变量值的字符串。下面的代码就说明了这个问题：

　　类的使用

 　　usingSystem;
　　//不覆盖ToString的类
　　publicclassEmployee
　　{
　　}
　　//覆盖了ToString的类
　　publicclassCounter
　　{
　　privateinttheVal;
　　publicCounter(inttheVal)
　　{
　　this.theVal=theVal;
　　}
　　publicoverridestringToString()
　　{
　　Console.WriteLine("CallingCounter.ToString()");
　　returntheVal.ToString();
　　}
　　}

 

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　　publicclassTester
　　{
　　publicstaticvoidMain()
　　{
　　//创建类的实例
　　Testert=newTester();
　　//调用非静态成员
　　//(mustbethroughaninstance)
　　t.Run();
　　}
　　//演示调用ToString的非静态方法
　　publicvoidRun()
　　{
　　EmployeemyEmployee=newEmployee();
　　CountermyCounter=newCounter(12);
　　Console.WriteLine("Theemployee:{0},thecountervalue:{1}",
　　myEmployee,myCounter);
　　intmyInt=5;
　　Console.WriteLine("Herearetwointegers:{0}and{1}",17,myInt);
　　}
　　} 

　　引用型参数和输出型参数

　　与C++中相同，C#中的方法也只能有一个返回值。在C++中，我们通过将指针或索引作为参数而克服了这个限制，被调用的方法改变其中的参数，调用方法就可以得到新的值了。

　　向方法中传递一个索引作为参数时，只能严格地按传递索引或指针所能够提供的方式访问原来的对象。对于值类型变量而言，就不能采用这种方法了。如果要通过引用型参数传递值型变量，就需要在其前面加上ref关健字。如下所示：

 　　publicvoidGetStats(refintage,refintID,refintyearsServed) 

　　需要注意的是，既需要在方法的定义中使用ref关健字，也需要在对方法的实际调用中使用ref关健字。

 　　Fred.GetStats(refage,refID,refyearsServed); 

　　现在，我们可以在调用方法中定义age、ID和yearsServed变量，并将它们传递给GetStats，得到改变后的值。

　　C#要求明确的赋值，也就是说，在调用GetStats方法之前，必须对age、ID和yearsServed这三个局部变量进行初始化，这一工作似乎有点多余，因为我们仅仅使用它们从GetStats中得到新的变量的值。为了解决这一问题，C#提供了out关健字，表示我们可以向方法中传递没有被初始化的变量，这些变量将通过引用变量的方式进行传递：

 　　publicvoidGetStats(outintage,outintID,outintyearsServed) 

　　当然了，调用方法也必须作出相应的变化：

 　　Fred.GetStats(outage,outID,outyearsServed);