C构造函数与初始化详解

### C# 构造函数与初始化详解 在 C# 编程中，对象的初始化和构造函数的使用是非常重要的概念。下面将详细介绍字段初始化、构造函数的各种类型以及它们的执行顺序等内容。 #### 1. 字段初始化 非实例字段（常量和静态字段）的初始化器在结构体中总是会被执行。对于非常量字段，如果提供了初始化表达式，它不需要在编译时就可求值，因此可以进行运行时工作，如调用方法或读取属性。不过，这类代码可能会有副作用，所以了解初始化器的执行顺序很重要。 非静态字段初始化器会为每个创建的实例运行，并且按照它们在文件中出现的顺序执行，恰好在构造函数运行之前。静态字段初始化器无论创建多少该类型的实例，最多只执行一次，它们也按声明顺序执行，但确切的执行时间较难确定。 如果类没有静态构造函数，C# 保证在首次访问类中的字段之前运行字段初始化器，但不一定会等到最后一刻，它有权尽早运行。如果存在静态构造函数，静态字段初始化器会在静态构造函数运行之前立即执行。 #### 2. 构造函数 新创建的对象可能需要一些信息才能正常工作。例如，`System` 命名空间中的 `Uri` 类表示统一资源标识符（URI），如 URL。由于其目的是包含和提供关于 URI 的信息，所以不提供 URI 就无法创建 `Uri` 对象。 ```csharp // 错误示例：未提供 URI 创建 Uri 对象 Uri oops = new Uri(); // 无法编译 ``` `Uri` 类定义了多个构造函数，构造函数是包含初始化类型新实例代码的成员。如果某个类需要特定信息才能工作，可以通过构造函数来强制这个要求。 定义构造函数时，首先指定可访问性（如 `public`、`private`、`internal` 等），然后是包含类型的名称，接着是括号内的参数列表（可以为空）。 ```csharp // 具有一个构造函数的类 public class Item { public Item(decimal price, string name) { _price = price; _name = name; } private readonly decimal _price; private readonly string _name; } ``` 这个构造函数很简单，只是将参数复制到字段。很多构造函数的功能也仅此而已。不过，按照惯例，开发者通常期望构造函数做的事情尽量少，其主要工作是确保对象处于有效的初始状态。 使用构造函数时，只需使用 `new` 运算符，并传入合适类型的值作为参数。 ```csharp // 使用构造函数 var item1 = new Item(9.99M, "Hammer"); ``` 可以定义多个构造函数，但必须能够区分它们，不能定义两个接受相同数量和类型参数的构造函数，因为 `new` 关键字无法知道你想要调用哪一个。 记录类型在定义时实际上也定义了构造函数。 ```csharp // 具有编译器生成构造函数的记录类型 public record Item(decimal Price, string Name); ``` 编译器会生成一个接受 `decimal` 和 `string` 参数的构造函数，用于初始化 `Price` 和 `Name` 属性。如果编译器生成的构造函数能满足需求，使用起来会很方便。 #### 3. 默认构造函数和无参数构造函数 如果根本不定义任何构造函数，C# 会提供一个默认构造函数，相当于一个空的无参数构造函数。对于结构体，即使定义了其他构造函数，也会有默认构造函数。 需要注意的是，“默认构造函数” 有两种含义。C# 规范明确将其定义为由编译器生成的构造函数，但在实际中，它也常用来表示任何公共的无参数构造函数，无论是否由编译器生成。 编译器生成的默认构造函数除了对字段进行零初始化外，不做其他事情。但在某些情况下，需要编写自己的无参数构造函数。例如，可能需要构造函数执行一些代码。 ```csharp // 非空的无参数构造函数 public class ItemWithId { private static int _lastId; private int _id; public ItemWithId() { _id = ++_lastId; } } ``` 也可以通过编写静态方法来实现相同的效果，但将代码放在构造函数中有一个优势：字段初始化器不允许调用对象自身的非静态方法，但构造函数可以。这是因为在字段初始化期间，对象处于不完整状态，调用非静态方法可能有危险。 如果为类定义了至少一个构造函数，默认构造函数的生成将被禁用。如果需要类提供参数化构造，同时又想提供无参数构造函数，就需要自己编写，即使它是空的。另外，如果想编写一个只有空的无参数构造函数，但保护级别不是默认的公共级别（如设为私有），也需要显式编写构造函数。 对于结构体，无参数构造函数的工作方式略有不同。由于值类型需要支持隐式初始化，当值类型用作其他类型的字段或数组的元素类型时，CLR 会将其内存初始化为零。因此，即使 C# 在类中添加带参数的构造函数时会移除默认构造函数，但对于结构体不会这样做。在 C# 10.0 之前，不允许为结构体编写无参数构造函数，现在可以编写，但要注意它只在代码显式调用构造函数时才会运行，大多数情况下使用的是 CLR 的零初始化。 还有一种编译器生成的构造函数：当编写记录或记录类时，编译器会生成一个构造函数，用于在使用 `with` 语法创建副本时使用。默认情况下，它执行浅拷贝，也可以自己编写实现。 ```csharp // 具有自定义复制构造函数的记录类型 public record ValueWithId(int Value, int Id) { public ValueWithId(ValueWithId source) { Value = source.Value; Id = source.Id + 1; } } ``` 编译器不会为记录结构体生成复制构造函数，因为所有结构体类型本质上都是可复制的。 #### 4. 构造函数链 如果一个类型定义了多个构造函数，它们可能有一些共同的初始化任务。可以通过构造函数链来解决这个问题。 ```csharp // 可选的构造函数链 public class ItemWithId { private static int _lastId; private int _id; private stri ```