Определение класса

Процедурное и объектно-ориентированное программирование

До появления классов в языках вроде языка C понятия класса не существовало. Программирование без классов и объектов, характерное для C, называется процедурным программированием.

Процедурное программирование: программа представляет собой последовательность инструкций, основной фокус — оптимизация шагов выполнения.

С появлением классов становится возможным объектно-ориентированное программирование

Объектно-ориентированное программирование: программа состоит из набора инкапсулированных классов. Основная идея — объединить данные и функции, работающие с этими данными в логически связанные блоки, такими блоками являются классы (class).

Определение класса

Класс — это структура данных, содержащая хранимые данные и исполняемый код. В нём выделяют две группы членов:

1. Члены данных (Data Members) хранят атрибуты объекта: поля (Fields), константы (Constants)
2. Функциональные члены (Function Members) реализуют поведение объекта: методы, свойства, конструкторы, деструкторы, операторы, индексаторы, события

Класс — это набор инкапсулированных логически связанных данных и функций, предназначенный для моделирования сущностей реального или абстрактного мира.

Проще говоря, класс — это структура данных, состоящая из данных и функций. Из класса можно создавать объекты, через объекты обращаться к данным и членам, доступ к данным и членам возможен и изнутри самого класса.

Объявление класса

Ключевое слово class определяет только шаблон класса, оно не создаёт экземпляры объектов. Шаблон состоит из трёх частей: имя класса, члены класса, характеристики класса.

Синтаксис

class ИмяКласса
{
    // объявление членов (поля, методы, порядок не регламентирован)
}Code language: JavaScript (javascript)

Объявление класса часто называют определением класса (class definition)

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        AddCalculator addCalculator = new AddCalculator();
        SubCalculator subCalculator = new SubCalculator();
    }
}


class AddCalculator
{
    public int A { get; set; }
    public int B { get; set; }
    public int Add()
    {
        return A + B;
    }
}

class SubCalculator
{
    public int A { get; set; }
    public int B { get; set; }
    public int Subtract()
    {
        return A - B;
    }
}Code language: JavaScript (javascript)

В примере выше объявлены два класса: один для сложения, второй для вычитания. В главной функции Main основного приложения мы создаём экземпляры этих классов для работы.

Материал взят с сайта foxdevelop.com

Объявления классов не обязательно располагать сверху вниз. Вы можете описать классы ниже по коду, а вызывать их в расположенной выше функции Main. Класс — лишь шаблон, чертёж. Код выполняется не последовательно сверху вниз, запуск начинается с функции Main, и при необходимости программа обращается к нужному шаблону класса.

Члены класса

Поля (Fields)

Поле — это переменная, принадлежащая классу. Оно может быть встроенного или пользовательского типа, поддерживает чтение и запись данных.

Тип ИмяПоля;

class MyClass
{
    int MyField; // поле MyField типа int
}Code language: JavaScript (javascript)

Важное отличие от C/C++: в C# глобальные переменные отсутствуют. Все поля должны объявляться внутри типа (класса или структуры).

Правила инициализации полей

(1) Неявная инициализация (без явного присваивания)

Компилятор автоматически присваивает значение по умолчанию для каждого типа; значения по умолчанию отличаются для разных типов.

int F1;    // по умолчанию 0
string F2; // по умолчанию nullCode language: JavaScript (javascript)

В таблице ниже представлено соответствие типов C# и значений по умолчанию для полей. Локальные переменные программист обязан инициализировать самостоятельно.

Простые типы значений

Тип данных	Значение по умолчанию	Описание
sbyte	0	Знаковое 8-битное целое
byte	0	Беззнаковое 8-битное целое
short	0	Знаковое 16-битное целое
ushort	0	Беззнаковое 16-битное целое
int	0	Знаковое 32-битное целое
uint	0	Беззнаковое 32-битное целое
long	0L	Знаковое 64-битное целое
ulong	0UL	Беззнаковое 64-битное целое
float	0.0f	Одинарная точность, плавающая запятая
double	0.0d	Двойная точность, плавающая запятая
decimal	0.0m	Высокоточное десятичное число
char	'\0' (нулевой символ, ASCII 0)	Один символ
bool	false	Логический тип
Перечисление Enum	Элемент перечисления, соответствующий базовому целому 0	Перечисления основаны на целых числах, по умолчанию равны нулю
Структура struct	Все поля получают собственные значения по умолчанию	Пользовательский тип значения, обнуляется целиком

Ссылочные типы

Для всех ссылочных типов значение по умолчанию — null. Это означает, что переменная не ссылается ни на один объект в куче памяти.

Другими словами, переменная не хранит никакой адрес памяти. Вспомните схему памяти, рассмотренную ранее: ссылочные типы хранят адреса вида 000001 01010, указывающие на кучу. При значении null никакой действительный адрес не сохраняется.

Категория типа	Примеры типов	Значение по умолчанию
Встроенные ссылочные типы	string, object	null
Пользовательский класс class	Person Student	null
Массивы (любая размерность)	int[], string[,]	null
Делегаты / События	Action, Func, пользовательский delegate	null
Интерфейс interface	Любая переменная интерфейса	null

Примеры

string str;        // по умолчанию null
Student jason;     // пользовательский класс, по умолчанию null
int[] arr;         // массив, по умолчанию null
Action callback;   // делегат, по умолчанию nullCode language: JavaScript (javascript)

Типы, допускающие значение null (Nullable / T?)

Если после базового типа данных поставить знак вопроса ?, получится новый тип, который может не содержать значения. Рассмотрим пример: переменная int age; без присваивания равна 0. Если нужно явно указать, что значения нет, пишут int? age2;. Переменная age2 является допускающей null, ей можно присвоить null: int? age2 = null;

Тип, допускающий null, — обёрнутый ValueType, его значение по умолчанию null, что означает «нет действительного значения».

Синтаксис объявления	Значение по умолчанию
int? num	null
bool? flag	null
decimal? price	null

class Test
{
    int a;      // автоматически = 0
    string b;   // автоматически = null
    bool c;     // автоматически = false
}Code language: JavaScript (javascript)

(2) Явная инициализация

При объявлении переменной присваиваем значение через =. Присваиваемое значение должно быть определено во время компиляции; нельзя использовать случайные значения или данные, введённые пользователем.

int days = 25;
string word = "foxdevelop";Code language: JavaScript (javascript)

(3) Сокращённое объявление нескольких полей одного типа

Переменные одного типа можно объявлять списком через запятую. Смешивать разные типы в одной строке запрещено

int player, blood = 25;
string title, subTitle = "hi welcome to foxdevelop.com";Code language: JavaScript (javascript)

Методы (Methods)

Определение метода

Метод — это именованный многократно используемый блок исполняемого кода, аналог член-функции в C++. После вызова выполняется внутренний код, после чего управление возвращается в точку вызова. Методы делятся на два вида: с возвращаемым значением и без возвращаемого значения.

Четыре составляющие метода

1. Тип возвращаемого значения: при отсутствии возврата указывают void
2. Имя метода
3. Список параметров: скобки () обязательны даже при отсутствии параметров
4. Тело метода: исполняемый код обрамляется {}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Robot robot = new Robot();
        robot.SayHello();
    }
}


class Robot
{
    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine("Hello everyone");
        Console.WriteLine("Welcome to visit foxdevelop.com");
    }
}Code language: JavaScript (javascript)

Модификатор public перед public void SayHello() позволяет обращаться к функции снаружи класса по схеме имяОбъекта.ИмяФункции. Если модификатор public не указан, по умолчанию действует private. Закрытые (private) функции вызываются только внутри тела класса; извне, даже через переменную объекта robot, доступ к ним невозможен.

Создание переменных класса и экземпляров

1. Основные свойства ссылочных типов

Классы относятся к ссылочным типам. Память разделена на две области:

1. Стек (Stack): хранит ссылочные переменные (указатели на адреса памяти)
2. Куча (Heap): хранит реальные данные объекта

2. Пошаговое создание объекта

1 Только объявление ссылочной переменной (выделяется память в стеке, объекта в куче нет)

Robot robot; 
// выделяется место под ссылку в стеке, значение не определено, объект в куче отсутствует
Code language: JavaScript (javascript)

2 Выделение памяти в куче оператором new

new ИмяТипа();Code language: JavaScript (javascript)

1. Выделяет память в куче и автоматически инициализирует все поля значениями по умолчанию
2. Возвращает адрес ссылки на объект в куче и присваивает его переменной стека

robot = new Robot();
Code language: JavaScript (javascript)

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Robot robot;
        robot = new Robot();
    }
}


class Robot
{
    void SayHello()
    {
        Console.WriteLine("Hello everyone");
        Console.WriteLine("Welcome to visit foxdevelop.com");
    }
}Code language: JavaScript (javascript)

3. Объявление и создание экземпляра в одной строке

Robot robot = new Robot();Code language: JavaScript (javascript)

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Robot robot = new Robot();
    }
}Code language: JavaScript (javascript)

Определение класса