Весь описанный выше процесс демонстрируется в приведенном ниже примере программы.
// Продемонстрировать необязательные аргументы.
using System;
class OptionArgDemo {
static void OptArgMeth(int alpha, int beta=10, int gamma = 20) {
Console.WriteLine ("Это аргументы alpha, beta и gamma: " + alpha + " " + beta + " " + gamma);
}
static void Main() {
// Передать все аргументы явным образом.
OptArgMeth(1, 2, 3); i
II Сделать аргумент gamma необязательным.
OptArgMeth(1, 2);
// Сделать оба аргумента beta и gamma необязательными.
OptArgMeth(1);
}
}
Результат выполнения данной программы лишь подтверждает применение используемых по умолчанию аргументов.
Это аргументы alpha, beta и gamma: 12 3
Это аргументы alpha, beta и gamma: 1 2 20
Это аргументы alpha, beta и gamma: 1 10 20
Как следует из приведенного выше результата, если аргумент не указан, то исполь
зуется его значение, устанавливаемое по умолчанию.
Следует иметь в виду, что все необязательные аргументы должны непременно указываться справа от обязательных. Например, следующее объявление оказывается недействительным.
int Sample(string name = "пользователь", int userid) { // Ошибка!
Для исправления ошибки в этом объявлении необходимо указать аргумент userid до аргумента name. Раз уж вы начали объявлять необязательные аргументы, то указывать после них обязательные аргументы нельзя. Например, следующее объявление также оказывается неверным.
int Sample(int accountld, string name =• "пользователь", int userid) { //.Ошибка!
Аргумент name объявляется как необязательный, и поэтому аргумент userid следует указать до аргумента name (или же сделать его также необязательным).
Помимо методов, необязательные аргументы можно применять в конструкторах, индексаторах и делегатах. (Об индексаторах и делегатах речь пойдет далее в этой книге.)
Преимущество необязательных аргументов заключается, в частности, в том, что они упрощают программирующему обращение со сложными вызовами методов и конструкторов. Ведь нередко в методе приходится задавать больше параметров, чем обычно требуется. И в подобных случаях некоторые из этих параметров могут быть сделаны необязательными благодаря аккуратному применению необязательных аргументов. Это означает, что передавать нужно лишь те аргументы, которые важны в данном конкретном случае, а не все аргументы, которые в противном случае должны быть обязательными. Такой подход позволяет рационализировать метод и упростить программирующему обращение с ним.
Необязательные аргументы и перегрузка методов
В некоторых случаях необязательные аргументы могут стать альтернативой перегрузке методов. Для того чтобы стало понятнее, почему это возможно, обратимся еще раз к примеру метода OptArgMeth (). До появления в C# необязательных аргументов нам пришлось бы создать три разных варианта метода OptArgMeth () , чтобы добиться таких же функциональных возможностей, как и у рассмотренного выше варианта этого метода. Все эти варианты пришлось бы объявить следующим образом.
static void OptArgMeth(int alpha)
static void OptArgMeth(int alpha, int beta)
static void OptArgMeth(int alpha, int beta, int gamma)
Эти перегружаемые варианты метода OptArgMeth () позволяют вызывать его с од
ним, двумя или тремя аргументами. (Если значения параметров beta и gamma не передаются, то они предоставляются в теле перегружаемых вариантов данного метода.) Безусловно, в такой реализации функциональных возможностей метода OptArgMeth () с помощью перегрузки нет ничего дурного. Но в данном случае целесообразнее все же воспользоваться необязательными аргументами, хотя такой подход не всегда оказывается более совершенным, чем перегрузка метода.
Необязательные аргументы и неоднозначность
При использовании необязательных аргументов может возникнуть такое затруднение, как неоднозначность. Нечто подобное может произойти при перегрузке метода с необязательными параметрами. В некоторых случаях компилятор может оказаться не в состоянии определить, какой именно вариант метода следует вызывать, когда необязательные аргументы не заданы. В качестве примера рассмотрим два следующих варианта метода OptArgMeth ().
static void OptArgMeth(int alpha, int beta=10, int gamma = 20) {
Console.WriteLine("Это аргументы alpha, beta и gamma: " + alpha + " " + beta + " " + gamma);
}
static void OptArgMeth(int alpha, double beta=10.0, double gamma =20.0) {
Console.WriteLine("Это аргументы alpha, beta и gamma: " + alpha + " " + beta + " " + gamma);
}
Обратите внимание на то, что единственное отличие в обоих вариантах рассматриваемого здесь метода состоит в типах параметров beta и gamma, которые оказываются необязательными. В первом варианте оба параметра относятся к типу int, а во втором – к типу double. С учетом этих вариантов перегрузки метода OptArgMeth () следующий его вызов приводит к неоднозначности.
OptArgMeth(1); // Ошибка из‑за неоднозначности!
Этот вызов приводит к неоднозначности потому, что компилятору неизвестно, какой именно вариант данного метода использовать: тот, где параметры beta и gamma имеют тип int, или же тот, где они имеют тип double. Но самое главное, что конкретный вызов метода OptArgMeth () может привести к неоднозначности, даже если она и не присуща его перегрузке.
В связи с тем что перегрузка методов, допускающих применение необязательных аргументов, может привести к неоднозначности, очень важно принимать во внимание последствия такой перегрузки. В некоторых случаях, возможно, придется отказаться от применения необязательных аргументов, чтобы исключить неоднозначность и тем самым предотвратить использование метода непреднамеренным образом.
Практический пример использования необязательных аргументов
Для того чтобы показать на практике, насколько необязательные аргументы упрощают вызовы некоторых типов методов, рассмотрим следующий пример программы. В этой программе объявляется метод Display () , выводящий на экран символьную строку полностью или частично.
// Использовать необязательный аргумент, чтобы упростить вызов метода.
using System;
class UseOptArgs {
// Вывести на экран символьную строку полностью или частично, static void Display(string str, int start = 0, int stop = ‑1) {
if(stop < 0)
stop = str.Length;
// Проверить условие выхода за заданные пределы, if(stop > str.Length | start > stop | start < 0) return;
for (int i=start; i < stop; i++)
Console.Write(str[i] ) ;
Console.WriteLine ();
}
static void Main() {
Display("это простой тест");
Display("это простой тест", 12);
Display("3TO простой тест", 4, 14);
}
}
Выполнение этой программы дает следующий результат.
это простой тест тест
простой те
Внимательно проанализируем метод Display (). Выводимая на экран символьная строка передается в первом аргументе данного метода. Это обязательный аргумент, а два других аргумента – необязательные. Они задают начальный и конечный индексы для вывода части символьной строки. Если параметру stop не передается значение, то по умолчанию он принимает значение ‑1, указывающее на то, что конечной точкой вывода служит конец символьной строки. Если же параметру start не передается значение, то по умолчанию он принимает значение 0. Следовательно, в отсутствие одного из необязательных аргументов символьная строка выводится на экран полностью. В противном случае она выводится на экран частично. Это означает, что если вызвать метод Display () с одним аргументом (т.е. с выводимой строкой), то символьная строка будет выведена на экран полностью. Если же вызвать метод Display () с двумя аргументами, то на экран будут выведены символы, начиная с позиции, определяемой аргументом start, и до самого конца строки. А если вызвать метод Display () с тремя аргументами, то на экран будут выведены символы из строки, начиная с позиции, определяемой аргументом start, и заканчивая позицией, определяемой аргументом stop.
Несмотря на всю простоту данного примера, он, тем не менее, демонстрирует значительное преимущество, которое дают необязательные аргументы. Это преимущество заключается в том, что 1при вызове метода можно указывать только те аргументы, которые требуются. А передавать явным образом устанавливаемые по умолчанию значения не нужно.
Прежде чем переходить к следующей теме, остановимся на следующем важном моменте. Необязательные аргументы оказываются весьма эффективным средством лишь в том случае, если они используются правильно. Они предназначены для того, чтобы метод выполнял свои функции эффективно, а пользоваться им можно было бы просто и удобно. В этом отношении устанавливаемые по умолчанию значения всех аргументов должны упрощать обычное применение метода. В противном случае необязательные аргументы способны нарушить структуру кода и ввести в заблуждение тех, кто им пользуется. И наконец, устанавливаемое по умолчанию значение необязательного параметра не должно наносить никакого вреда. Иными словами, неумышленное использование необязательного аргумента не должно приводить к необратимым, отрицательным последствиям. Так, если забыть указать аргумент при вызове метода, то это не должно привести к удалению важного файла данных!
Именованные аргументы
Еще одним средством, связанным с передачей аргументов методу, является именованный аргумент. Именованные аргументы были внедрены в версии C# 4.0. Как вам должно быть уже известно, при передаче аргументов методу порядок их следования, как правило, должен совпадать с тем порядком, в котором параметры определены в самом методе. Иными словами, значение аргумента присваивается параметру по его позиции в списке аргументов. Данное ограничение призваны преодолеть именованные аргументы. Именованный аргумент позволяет указать имя того параметра, которому присваивается его значение. И в этом случае порядок следования аргументов уже не имеет никакого значения. Таким образом, именованные аргументы в какой‑то степени похожи на упоминавшиеся ранее инициализаторы объектов, хотя и отличаются от них своим синтаксисом.
Для указания аргумента по имени служит следующая форма синтаксиса.
имя_параметра : значение
Здесь имя_параметра обозначает имя того параметра, которому передается значение. Разумеется, имя_параметра должно обозначать имя действительного параметра для вызываемого метода.
Ниже приведен простой пример, демонстрирующий применение именованных аргументов. В этом примере создается метод Is Factor () , возвращающий логическое значение true, если первый его параметр нацело делится на второй параметр.
// Применить именованные аргументы, using System;
class NamedArgsDemo {
// Выяснить, делится ли одно значение нацело на другое, static bool IsFactor(int val, int divisor) { if((val % divisor) == 0) return true; return false;
}
static void Main() {
// Ниже демонстрируются разные способы вызова метода IsFactor().
// Вызов с использованием позиционных аргументов, if(IsFactor(10, 2))
Console.WriteLine("2 ‑ множитель 10.");
// Вызов с использованием именованных аргументов, if(IsFactor(val: 10, divisor: 2))
Console.WriteLine("2 ‑ множитель 10.");
// Для именованного аргумента порядок указания не имеет значения, if(IsFactor(divisor: 2, val: 10))
Console.WriteLine("2 ‑ множитель 10.");
// Применить как позиционный, так и именованный аргумент, if(IsFactor(10, divisor: 2))
Console.WriteLine("2 ‑ множитель 10.");
}
}
Выполнение этого кода дает следующий результат.
2 ‑ множитель 10.
2 ‑ множитель 10.
2 ‑ множитель 10.
2 ‑ множитель 10.
Как видите, при каждом вызове метода IsFactor () получается один и тот же результат.
Помимо демонстрации именованного аргумента в действии, приведенный выше пример кода иллюстрирует две важные особенности именованных аргументов. Во‑первых, порядок следования аргументов не имеет никакого значения. Например, два следующих вызова метода IsFactor () совершенно равнозначны.
IsFactor(val :10, divisor: 2)
IsFactor(divisor: 2, val: 10)
Независимость от порядка следования является главным преимуществом именованных аргументов. Это означает, что запоминать (или даже знать) порядок следования параметров в вызываемом методе совсем не обязательно. Для работы с СОМ‑интерфейсами это может быть очень удобно. И во‑вторых, позиционные аргументы можно указывать вместе с именованными в одном и том же вызове, как показано в следующем примере.
IsFactor(10, divisor: 2)
Следует, однако, иметь в виду, что при совместном использовании именованных и позиционных аргументов все позиционные аргументы должны быть указаны перед любыми именованными аргументами.
Именованные аргументы можно также применять вместе с необязательными аргументами. Покажем это на примере вызова метода Display (), рассматривавшегося в предыдущем разделе.
// Указать все аргументы по имени.
Display(stop: 10, str: "это простой тест", start: 0);
// Сделать аргумент start устанавливаемым по умолчанию.
Display(stop: 10, str: "это простой тест") ;
// Указать строку по позиции, аргумент stop – по имени by name,
// тогда как аргумент start – устанавливаемым по умолчанию Display("это простой тест", stop: 10);
Вообще говоря, комбинация именованных и необязательных аргументов позволяет упростить вызовы сложных методов со многими параметрами.
Синтаксис именованных аргументов более многословен, чем у обычных позиционных аргументов, и поэтому для вызова методов чаще всего применяются позиционные аргументы. Но в тех случаях, когда это уместно, именованные аргументы могут быть использованы довольно эффективно.
ПРИМЕЧАНИЕ
Помимо методов, именованные и необязательные аргументы могут применяться в конструкторах, индексаторах и делегатах. (06 индексаторах и делегатах речь пойдет далее в этой книге.)
Метод Main ()
В представленных до сих пор примерах программ использовалась одна форма метода Main () . Но у него имеется также целый ряд перегружаемых форм. Одни из них могут служить для возврата значений, другие – для получения аргументов. В этом разделе рассматриваются и те и другие формы.
Возврат значений из метода Main ()
По завершении программы имеется возможность возвратить конкретное значение из метода Main () вызывающему процессу (зачастую операционной системе). Для этой цели служит следующая форма метода Main ().
static int Main()
Обратите внимание на то, что в этой форме метода Main () объявляется возвращаемый тип int вместо типа void.
Как правило, значение, возвращаемое методом Main () , указывает на нормальное завершение программы или на аварийное ее завершение из‑за сложившихся ненормальных условий выполнения. Условно нулевое возвращаемое значение обычно указывает на нормальное завершение программы, а все остальные значения обозначают тип возникшей ошибки.
Передача аргументов методу Main ()
Многие программы принимают так называемые аргументы командной строки, т.е. информацию, которая указывается в командной строке непосредственно после имени программы при ее запуске на выполнение. В программах на C# такие аргументы передаются затем методу Main (). Для получения аргументов служит одна из приведенных ниже форм метода Main ().
static void Main(string[ ] args) static int Main(string[ ] args)
В первой форме метод Main () возвращает значение типа void, а во второй – целое значение, как пояснялось выше. Но в обеих формах аргументы командной строки сохраняются в виде символьных строк в массиве типа string, который передается методу Main (). Длина этого массива (args) должна быть равна числу аргументов командной строки, которое может быть и нулевым.
В качестве примера ниже приведена программа, выводящая все аргументы командной строки, вместе с которыми она вызывается.
// Вывести все аргументы командной строки.
using System;
class CLDemo {
static void Main(string[] args) {
Console.WriteLine("Командная строка содержит " + args.Length +
" аргумента.");
Console.WriteLine("Вот они: ");
for(int i=0; i < args.Length; i++)
Console.WriteLine(args[i]);
}
}
Если программа CLDemo запускается из командной строки следующим образом: CLDemo один два три
то ее выполнение дает такой результат.
Командная строка содержит 3 аргумента.
Вот они: один два три
Для того чтобы стало понятнее, каким образом используются аргументы командной строки, рассмотрим еще один пример программы, в которой применяется простой подстановочный шифр для шифровки или расшифровки сообщений. Шифруемое или расшифровываемое сообщение указывается в командной строке. Применяемый шифр действует довольно просто. Для шифровки слова значение каждой его буквы инкрементируется на 1. Следовательно, Буква "А" становится буквой "Б" и т.д. А для расшифровки слова значение каждой его буквы декрементируется на 1. Разумеется, такой шифр не имеет никакой практической ценности, поскольку его нетрудно разгадать. Тем не менее он может стать приятным развлечением для детей.
// Зашифровать и расшифровать сообщение, используя // простой подстановочный шифр.
using System;
class Cipher {
static int Main(string[] args) {
// Проверить наличие аргументов, if(args.Length < 2) {
Console.WriteLine("ПРИМЕНЕНИЕ: " +
"слово1: <зашифровать>/<расшифровать> " +
"[слово2... словоЫ]"); return 1; // возвратить код неудачного завершения программы
}
// Если аргументы присутствуют, то первым аргументом должно быть // слово <зашифровать> или же слово <расшифровать>. if(args[0] != "зашифровать" & args[0] != "расшифровать") {
Console.WriteLine("Первым аргументом должно быть слово " + "<зашифровать> или <расшифровать>."); return 1; // возвратить код неудачного завершения программы
}
}
Console.Write(" ");
}
Console.WriteLine() ; return 0;
}
}
Для того чтобы воспользоваться этой программой, укажите в командной строке имя программы, затем командное слово "зашифровать" или "расшифровать" и далее сообщение, которое требуется зашифровать или расшифровать. Ниже приведены два примера выполнения данной программы, при условии, что она называется Cipher.
C:\Cipher зашифровать один два
пейо егб
C:\Cipher расшифровать пейо егб
один два
Данная программа отличается двумя интересными свойствами. Во‑первых, обратите внимание на то, как в ней проверяется наличие аргументов командной строки перед тем, как продолжить выполнение. Это очень важное свойство, которое можно
обобщить. Если в программе принимается во внимание наличие одного или более аргументов командной строки, то в ней должна быть непременно организована проверка факта передачи ей предполагаемых аргументов, иначе программа будет работать неправильно. Кроме того, в программе должна быть организована проверка самих аргументов перед тем, как продолжить выполнение. Так, в рассматриваемой здесь программе проверяется наличие командного слова "зашифровать" или "расшифровать" в качестве первого аргумента командной строки.
И во‑вторых, обратите внимание на то, как программа возвращает код своего завершения. Если предполагаемые аргументы командной строки отсутствуют или указаны неправильно, программа возвращает код 1, указывающий на ее аварийное завершение. В противном случае возвращается код 0, когда программа завершается нормально.
Рекурсия
В C# допускается, чтобы метод вызывал самого себя. Этот процесс называется рекурсией, а метод, вызывающий самого себя, – рекурсивным. Вообще, рекурсия представляет собой процесс, в ходе которого нечто определяет самое себя. В этом отношении она чем‑то напоминает циклическое определение. Рекурсивный метод отличается главным образом тем, что он содержит оператор, в котором этот метод вызывает самого себя. Рекурсия является эффективным механизмом управления программой.
Классическим примером рекурсии служит вычисление факториала числа. Факториал числа N представляет собой произведение всех целых чисел от 1 до N. Например, факториал числа 3 равен 1х2><3, или 6. В приведенном ниже примере программы демонстрируется рекурсивный способ вычисления факториала числа. Для сравнения в эту программу включен также нерекурсивный вариант вычисления факториала числа.
// Простой пример рекурсии.
using System;
class Factorial {
// Это рекурсивный метод, public int FactR(int n) { int result;
if(n==l) return 1; result = FactR(n‑l) * n; return result;
}
// Это итерационный метод, public int FactI(int n) { int t, result;
result = 1;
for(t=l; t <= n; t++) result *= t; return result;
class Recursion {
static void Main() { Factorial f = new
Factorial ();
Console.WriteLine("Факториалы, рассчитанные рекурсивным методом. Console.WriteLine("Факториал числа 3 равен " + f.FactR(3));
Факториал числа 4 равен " + f.FactR(4));
Console.WriteLine( Console.WriteLine(
Факториал числа 5 равен " + f.FactR(5));
Console.WriteLine() ;
Console.WriteLine("Факториалы, рассчитанные итерационным методом Console.WriteLine("Факториал числа 3 равен " + f.FactR(3));
• Console.WriteLine("Факториал числа 4 равен " + f.FactR(4));
Console.WriteLine("Факториал числа 5 равен " + f.FactR(5));
При выполнении этой программы получается следующий результат.
Факториалы, рассчитанные рекурсивным методом.
Факториал числа 3 равен 6 Факториал числа 4 равен 24 Факториал числа 5 равен 120
Факториалы, рассчитанные итерационным методом.
Принцип действия нерекурсивного метода FactI () вполне очевиден. В нем используется цикл, в котором числа, начиная с 1, последовательно умножаются друг на друга, постепенно образуя произведение, дающее факториал.
А рекурсивный метод FactR () действует по более сложному принципу. Если метод FactR () вызывается с аргументом 1, то он возвращает значение 1. В противном случае он возвращает произведение FactR (п‑1) *п. Для вычисления этого произведения метод FactR () вызывается с аргументом п‑1. Этот процесс повторяется до тех пор, пока значение аргумента п не станет равным 1, после чего из предыдущих вызовов данного метода начнут возвращаться полученные значения. Например, когда вычисляется факториал числа 2, то при первом вызове метода FactR () происходит второй его вызов с аргументом 1. Из этого вызова возвращается значение 1, которое затем умножается на 2 (первоначальное значение аргумента п). В итоге возвращается результат 2, равный факториалу числа 2 (1x2). Было бы любопытно ввести в метод FactR () операторы, содержащие вызовы метода WriteLineO, чтобы наглядно показать уровень рекурсии при каждом вызове метода FactR (), а также вывести промежуточные результаты вычисления факториала заданного числа.
Когда метод вызывает самого себя, в системном стеке распределяется память для новых локальных переменных и параметров, и код метода выполняется с этими новыми переменными и параметрами с самого начала. При рекурсивном вызове метода не создается его новая копия, а лишь используются его новые аргументы. А при возврате из каждого рекурсивного вызова старые локальные переменные и параметры извлекаются из стека, и выполнение возобновляется с точки вызова в методе. Рекурсивные методы можно сравнить по принципу действия с постепенно сжимающейся и затем распрямляющейся пружиной.
Ниже приведен еще один пример рекурсии для вывода символьной строки в обратном порядке. Эта строка задается в качестве аргумента рекурсивного метода
DisplayRev().
// Вывести символьную строку в обратном порядке, используя рекурсию.
using System;
class RevStr {
// Вывести символьную строку в обратном порядке, public void DisplayRev(string str) { if (str.Length > 0)
DisplayRev(str.Substring(1, str.Length‑1)); else
return;
Console.Write(str[0]);
}
}
class RevStrDemo { static void Main() {
string s = "Это тест"; ,
RevStr rsOb = new RevStr ();
Console.WriteLine("Исходная строка: " + s);
Console.Write("Перевернутая строка: "); rsOb.DisplayRev(sf;
Console.WriteLine();
}
}
Вот к какому результату приводит выполнение этого кода.
Исходная строка: Это тест Перевернутая строка: тсет отЭ
Всякий раз, когда вызывается метод DisplayRev (), в нем происходит проверка длины символьной строки, представленной аргументом str. Если длина строки не равна нулю, то метод DisplayRev () вызывается рекурсивно с новой строкой, которая меньше исходной строки на один символ. Этот процесс повторяется до тех пор, пока данному методу не будет передана строка нулевой длины. После этого начнется раскручиваться в обратном порядке механизм всех рекурсивных вызовов метода DisplayRev (). При возврате из каждого такого вызова выводится первый символ строки, представленной аргументом s t г, а в итоге вся строка выводится в обратном порядке.
Рекурсивные варианты многих процедур могут выполняться немного медленнее, чем их итерационные эквиваленты из‑за дополнительных затрат системных ресурсов на неоднократные вызовы метода. Если же таких вызовов окажется слишком много, то в конечном итоге может быть переполнен системный стек. А поскольку параметры и локальные переменные рекурсивного метода хранятся в системном стеке и при каждом новом вызове этого метода создается их новая копия, то в какой‑то момент стек может оказаться исчерпанным. В этом случае возникает исключительная ситуация, и общеязыковая исполняющая среда (CLR) генерирует соответствующее исключение. Но беспокоиться об этом придется лишь в том случае, если рекурсивная процедура выполняется неправильно.
Главное преимущество рекурсии заключается в том, что она позволяет реализовать некоторые алгоритмы яснее и проще, чем итерационным способом. Например, алгоритм быстрой сортировки довольно трудно реализовать итерационным способом. А некоторые задачи, например искусственного интеллекта, очевидно, требуют именно рекурсивного решения.
При написании рекурсивных методов следует непременно указать в соответствующем месте условный оператор, например i f , чтобы организовать возврат из метода без рекурсии. В противном случае возврата из вызванного однажды рекурсивного метода может вообще не произойти. Подобного рода ошибка весьма характерна для реализации рекурсии в практике программирования. В этом случае рекомендуется пользоваться операторами, содержащими вызовы метода WriteLine () , чтобы следить за происходящим в рекурсивном методе и прервать его выполнение, если в нем обнаружится ошибка.
Применение ключевого слова static
Иногда требуется определить такой член класса, который будет использоваться независимо от всех остальных объектов этого класса. Как правило, доступ к члену класса организуется посредством объекта этого класса, но в то же время можно создать член класса для самостоятельного применения без ссылки на конкретный экземпляр объекта. Для того чтобы создать такой член класса, достаточно указать в самом начале его объявления ключевое слово static. Если член класса объявляется как static, то он становится доступным до создания любых объектов своего класса и без ссылки на какой‑нибудь объект. С помощью ключевого слова static можно объявлять как переменные, так и методы. Наиболее характерным примером члена типа static служит метод Main () , который объявляется таковым потому, что он должен вызываться операционной системой в самом начале выполняемой программы.
Для того чтобы воспользоваться членом типа static за пределами класса, достаточно указать имя этого класса с оператором‑точкой. Но создавать объект для этого не нужно. В действительности член типа static оказывается доступным не по ссылке на объект, а по имени своего класса. Так, если требуется присвоить значение 10 переменной count типа static, являющейся членом класса Timer, то для этой цели можно воспользоваться следующей строкой кода.
Timer.count = 10;
Эта форма записи подобна той, что используется для доступа к обычным переменным экземпляра посредством объекта, но в ней указывается имя класса, а не объекта. Аналогичным образом можно вызвать метод типа static, используя имя класса и оператор‑точку. ,
Переменные, объявляемые как static, по существу, являются глобальными. Когда же объекты, объявляются в своем классе, то копия переменной типа static не создается. Вместо этого все экземпляры класса совместно пользуются одной и той же переменной типа static. Такая переменная инициализируется перед ее применением в классе. Когда же ее инициализатор не указан явно, то она инициализируется нулевым значением, если относится к числовому типу данных, пустым значением, если относится к ссылочному типу, или же логическим значением false, если относится к типу bool. Таким образом, переменные типа static всегда имеют какое‑то значение.
Метод типа static отличается от обычного метода тем, что его можно вызывать по имени его класса, не создавая экземпляр объекта этого класса. Пример такого вызова уже приводился ранее. Это был метод Sqrt () типа static, относящийся к классу System.Math из стандартной библиотеки классов С#.
Ниже приведен пример программы, в которой объявляются переменная и метод типа static.
// Использовать модификатор static.
using System;
class StaticDemo {
// Переменная типа static, public static int Val = 100;
// Метод типа static, public static int ValDiv2() { return Val/2;
}
}
class SDemo {
static void Main() {
Console.WriteLine("Исходное значение переменной " +
"StaticDemo.Val равно " + StaticDemo.Val);
StaticDemo.Val = 8;
Console.WriteLine("Текущее значение переменной" +
"StaticDemo.Val равно " + StaticDemo.Val);
Console.WriteLine("StaticDemo.ValDiv2(): " + StaticDemo.ValDiv2());
}
}
Выполнение этой программы приводит к следующему результату.
Исходное значение переменной StaticDemo.Val равно 100 Текущее значение переменной StaticDemo.Val равно 8 StaticDemo.ValDiv2(): 4
Как следует из приведенного выше результата, переменная типа static инициализируется до создания любого объекта ее класса.
На применение методов типа static накладывается ряд следующих ограничений.
• В методе типа static должна отсутствовать ссылка this, поскольку такой метод не выполняется относительно какого‑либо объекта.
• В методе типа static допускается непосредственный вызов только других методов типа static, но не метода экземпляра из того самого же класса. Дело в том, что методы экземпляра оперируют конкретными объектами, а метод типа static не вызывается для объекта. Следовательно, у такого метода отсутствуют объекты, которыми он мог бы оперировать.
• Аналогичные ограничения накладываются на данные типа static. Для метода типа static непосредственно доступными оказываются только другие данные типа static, определенные в его классе. Он, в частности, не может оперировать переменной экземпляра своего класса, поскольку у него отсутствуют объекты, которыми он мог бы оперировать.
Ниже приведен пример класса, в котором недопустим метод ValDivDenom () типа static.
class StaticError {
public int Denom =3; // обычная переменная экземпляра public static int Val = 1024; // статическая переменная
/* Ошибка! Непосредственный доступ к нестатической переменной из статического метода недопустим. */ static int ValDivDenom() {
return Val/Denom; // не подлежит компиляции!
}
}
В данном примере кода Denom является обычной переменной, которая недоступна из метода типа static. Но в то же время в этом методе можно воспользоваться переменной Val, поскольку она объявлена как static.
Аналогичная ошибка возникает при попытке вызвать нестатический метод из статического метода того же самого класса, как в приведенном ниже примере.
using System;
class AnotherStaticError {
// Нестатический метод, void NonStaticMeth() {
Console.WriteLine("В методе NonStaticMeth().");
}
/* Ошибка! Непосредственный вызов нестатического метода из статического метода недопустим. */ static void staticMeth() {
NonStaticMeth(); // не подлежит компиляции!
}
}
В данном случае попытка вызвать нестатический метод (т.е. метод экземпляра) из статического метода приводит к ошибке во время компиляции.
Следует особо подчеркнуть, что из метода типа static нельзя вызывать методы экземпляра и получать доступ к переменным экземпляра его класса, как это обычно делается посредством объектов данного класса. И объясняется это тем, что без указания конкретного объекта переменная или метод экземпляра оказываются недоступными. Например, приведенный ниже фрагмент кода считается совершенно верным.
class MyClass ‑{
// Нестатический метод, void NonStaticMeth() {
Console.WriteLine("В методе NonStaticMeth().");
}
/* Нестатический метод может быть вызван из статического метода по ссылке на объект. */ public static void staticMeth(MyClass ob) { ob.NonStaticMeth(); // все верно!
}
}
В данном примере метод NonStaticMeth () вызывается из метода staticMeth () по ссылке на объект ob типа MyClass.
Поля типа static не зависят от конкретного объекта, и поэтому они удобны для хранения информации, применимой ко всему классу. Ниже приведен пример программы, демонстрирующей подобную ситуацию. В этой программе поле типа static служит для хранения количества существующих объектов.
// Использовать поле типа static для подсчета // экземпляров существующих объектов.
using System;
class Countlnst {
static int count = 0;
// Инкрементировать подсчет, когда создается объект.
public Countlnst () {
count++;
}
// Декрементировать подсчет, когда уничтожается объект.
CountInst() { count–;
}
public static int GetCountO { return count;
}
}
class CountDemo {
static void Main() {
Countlnst ob;
for(int i=0; i < 10; i++) {
ob = new CountlnstO;
Console.WriteLine("Текущий подсчет: " + Countlnst.GetCount());
}
}
}
Выполнение этой программы приводит к следующему результату.
Текущий подсчет: 1 Текущий подсчет: 2 Текущий подсчет: 3 Текущий подсчет: 4 Текущий подсчет: 5 Текущий подсчет: 6 Текущий подсчет: 7 Текущий подсчет: 8 Текущий подсчет: 9 Текущий подсчет: 10
Всякий раз, когда создается объект типа Countlnst, инкрементируется поле count типа static. Но всякий раз, когда такой объект утилизируется, поле count декрементируется. Следовательно, поле count всегда содержит количество существующих в настоящий момент объектов. И это становится возможным только благодаря использованию поля типа static. Аналогичный подсчет нельзя организовать с помощью переменной экземпляра, поскольку он имеет отношение ко всему классу, а не только к конкретному экземпляру объекта этого класса.
Ниже приведен еще один пример применения статических членов класса. Ранее в этой главе было показано, как объекты создаются с помощью фабрики класса. В том примере фабрика была нестатическим методом, а это означало, что фабричный метод можно было вызывать только по ссылке на объект, который нужно было предварительно создать. Но фабрику класса лучше реализовать как метод типа static, что даст возможность вызывать этот фабричный метод, не создавая ненужный объект. Именно это улучшение и отражено в приведенном ниже измененном примере программы, реализующей фабрику класса.
// Использовать статическую фабрику класса.
using System;
class MyClass { int a, b;
// Создать фабрику для класса MyClass. static public MyClass Factory(int i, int j) {
MyClass t = new MyClassO;
t.a = i; t.b = j;
return t; // возвратить объект
}
public void Show() {
Console.WriteLine("а и b: " + a + " " + b);
}
}
class MakeObjects { static void Main() { int i, j;
// Сформировать объекты, используя фабрику. for(i=0, j = 10; i < 10; i++, j –) {
MyClass ob = MyClass.Factory(i, j); // создать объект ob.Show();
}
Console.WriteLine ();
}
}
В этом варианте программы фабричный метод Factory () вызывается по имени его класса в следующей строке кода.
MyClass ob = MyClass.Factory(i, j); // создать объект
Теперь нет необходимости создавать объект класса MyClass, перед тем как пользоваться фабрикой этого класса.
Статические конструкторы
Конструктор можно также объявить как static. Статический конструктор, как правило, используется для инициализации компонентов, применяемых ко всему классу, а не к отдельному экземпляру объекта этого класса. Поэтому члены класса инициализируются статическим конструктором до создания каких‑либо объектов этого класса. Ниже приведен простой пример применения статического конструктора.
// Применить статический конструктор.
using System;
class Cons {
public static int alpha; public int beta;
// Статический конструктор, static Cons() {
alpha = 99;
Console.WriteLine("В статическом конструкторе.");
}
// Конструктор экземпляра, public Cons() {
beta = 100;
Console.WriteLine("В конструкторе экземпляра.");
class ConsDemo {
static void Main() {
Cons ob = new Cons();
Console.WriteLine("Cons.alpha: " + Cons.alpha);
Console.WriteLine("ob.beta: " + ob.beta);
}
}
При выполнении этого кода получается следующий результат.
В статическом конструкторе.
В конструкторе экземпляра.
Cons.alpha: 99 ob.beta: 100
Обратите внимание на то, что конструктор типа static вызывается автоматически, когда класс загружается впервые, причем до конструктора экземпляра. Из этого можно сделать более общий вывод: статический конструктор должен выполняться до любого конструктора экземпляра. Более того, у статических конструкторов отсутствуют модификаторы доступа – они пользуются доступом по умолчанию, а следовательно, их нельзя вызывать из программы.
Статические классы
Класс можно объявлять как static. Статический класс обладает двумя основными свойствами. Во‑первых, объекты статического класса создавать нельзя. И во‑вторых, статический класс должен содержать только статические члены. Статический класс создается по приведенной ниже форме объявления класса, видоизмененной с помощью ключевого слова static.
static class имя_класса { 11 ...
В таком классе все члены должны быть объявлены как static. Ведь если класс становится статическим, то это совсем не означает, что статическими становятся и все его члены.
Статические классы применяются главным образом в двух случаях. Во‑первых, статический класс требуется при создании метода расширения. Методы расширения связаны в основном с языком LINQ и поэтому подробнее рассматриваются в главе 19. И во‑вторых, статический класс служит для хранения совокупности связанных друг с другом статических методов. Именно это его применение и рассматривается ниже.
В приведенном ниже примере программы класс NumericFn типа static служит для хранения ряда статических методов, оперирующих числовым значением. А поскольку все члены класса NumericFn объявлены как static, то этот класс также объявлен как static, чтобы исключить получение экземпляров его объектов. Таким образом, класс NumericFn выполняет организационную роль, предоставляя удобные средства для группирования логически связанных методов.
// Продемонстрировать применение статического класса.
static class NumericFn {
// Возвратить обратное числовое значение, static public double Reciprocal(double num) { return 1/num;
}
// Возвратить дробную часть числового значения, static public double FracPart(double num) { return num ‑ (int) num;
}
// Возвратить логическое значение true, если числовое // значение переменной num окажется четным, static public bool IsEven(double num) { return (num % 2) ==0 ? true : false;
}
// Возвратить логическое значение true, если числовое // значение переменной num окажется нечетным, static public bool IsOdd(double num) { return !IsEven(num);
}
}
class StaticClassDemo { static void Main() {
Console.WriteLine("Обратная величина числа 5 равна " +
NumericFn.Reciprocal(5.0) ) ;
Console.WriteLine("Дробная часть числа 4.234 равна " +
NumericFn.FracPart(4.234));
if(NumericFn.IsEven(10))
Console.WriteLine("10 – четное число.");
if(NumericFn.IsOdd(5))
Console.WriteLine("5 – нечетное число.");
// Далее следует попытка создать экземпляр объекта класса NumericFn, // что может стать причиной появления ошибки.
// NumericFn ob = new NumericFn(); // Ошибка!
}
}
Вот к какому результату приводит выполнение этой программы.
Обратная величина числа 5 равна 0.2 Дробная часть числа 4.234 равна 0.234
10 – четное число.
5 – нечетное число.
Обратите внимание на то, что последняя строка приведенной выше программы закомментирована. Класс NumericFn является статическим, и поэтому любая попытка создать объект этого класса может привести к ошибке во время компиляции. Ошибкой будет также считаться попытка сделать нестатическим член класса NumericFn.
И последнее замечание: несмотря на то, что для статического класса не допускается наличие конструктора экземпляра, у него может быть статический конструктор.
|
Скачать 3.32 Mb.