不學 JAVA 換學 C# 之覺得心累 - L1：ch7 方法

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前言

方法 (Method) 是一組封裝的程式碼，用於執行特定的任務或邏輯。C# 中的方法具有靈活性和可重用性，使得程式更易於管理和維護。

特點：

  1. 可以有任意數量的參數與回傳值。
  2. 內部的實作對外部是隱藏的，僅提供接口給使用者呼叫。
  3. 可以重複使用，避免程式碼冗長與重複。

基本結構

每個方法都包含以下幾個部分：

  1. 存取修飾詞 (Accessibility Modifier)：決定方法的存取範圍，例：public 或 private。
  2. 靜態修飾詞 (Static Modifier)：標記方法是靜態方法，或是需要實例化物件才能使用。
  3. 回傳型態 (Return Type)：指定方法的回傳值類型。如果不需要回傳值，使用 void。如果需要有回傳值，除了指定回傳型態，方法內還需要用 return 回傳數值，且數值的型態必須跟定義的回傳型態一致。
  4. 方法名稱 (Method Name)：方法的名稱。
  5. 參數列表 (Parameter List)：接收外部傳入的參數，參數間用逗號分隔。參數型態必須明確列出，例如 int、string，以確保方法簽章的清晰性和正確性。
  6. 方法體 (Body)：封裝的程式碼邏輯區塊。
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// 存取修飾詞：public, 回傳型態：int, 方法名稱：Add, 參數列表：(int x, int y)
public int Add(int x, int y)
{
    // 方法體 - 開始
    int total = x + y;
    return total; // 回傳值的型態，必須跟 line 2 定義的回傳型態一致
    // 方法體 - 結束
}

簽章 (Signature)

通常指方法的名稱、參數的型態、個數與順序，以及回傳值的型態。

它可以視為方法的唯一標識，用來區分不同的方法。例如，具有相同名稱但參數型態、個數與順序不同的方法會被視為不同的方法，這被稱為多載 (Overloading)。

使用、呼叫方法

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方法名稱(傳入的參數列表);

呼叫時

  1. 傳入的參數的數量與類型需要與定義方法時的簽章一致。
  2. 需要保留回傳值時，指派給某個變數。

範例

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// 定義方法
public int Add(int x, int y)
{
    int total = x + y;
    return total;
}

// 呼叫方法，將回傳值指派給 sum
int sum = Add(1, 2);
  1. 呼叫方法：Add(1, 2) 是對 Add 方法的一次呼叫。1 和 2 是我們提供給 Add 方法的實際參數 (Arguments)。方法內部的 x 和 y 是對應的形式參數 (Parameters)，它們分別接收 1 和 2 的值。方法執行時，會將這兩個數字相加，指派給變數 total，然後回傳 total 的值。total 的型態必須是 int，因為必須跟 line 2 定義的回傳型態一致。
  2. 回傳值指派給某個變數：Add 方法的回傳型態是 int，所以它會將計算結果 total 的值，也就是 3 回傳給呼叫它的程式碼。這裡的 return total; 將計算結果回傳，而 line 9 將回傳結果指派給 int sum。

存取修飾詞

類別 (class) 成員有方法 (method)、屬性 (property) 或欄位 (field)。而存取修飾詞是用來控制類別成員的可見性和存取範圍。目前先知道 public 和 private 就好。

public 修飾詞

使用 public 宣告的成員可以在程式的任何地方被存取，無論是同一個類別內、還是不同類別，甚至不同的命名空間。因此，需要讓其他類別或外部程式使用該成員時，就用 public。

private 修飾詞

使用 private 宣告的成員只能在同一個類別內存取，其他類別無法直接使用。因此，該成員只用於內部邏輯，而不需要對外暴露時，就用 private。

靜態修飾詞

靜態修飾詞和類別 class 有密切的關係，如果暫時看不懂，了解完類別再回來這看。

如果方法跟各別物件實例沒有關係，就用靜態方法，否則用非靜態方法。

非靜態方法

非靜態方法屬於物件，必須透過實例化物件來呼叫。使用物件名稱呼叫。

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物件名稱.方法名();

以下方例子來說，不同的實例化物件 Person 有不同的名字。印出名字 PrintName 這個方法就會跟各別物件有關係，所以必須使用非靜態方法。

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public class Person
{
    private string name;
    
    public Person(string name)
    {
        this.name = name;
    }
    
    public void PrintName()
    {
        Console.WriteLine(this.name);
    }
}

Person person1 = new Person("Jenifer");
Person person2 = new Person("Mary");

// 使用物件名稱呼叫 PrintName
person1.PrintName(); // 輸出: Jenifer
person2.PrintName(); // 輸出: Mary

靜態方法

靜態方法屬於類別本身，不需實例化物件即可呼叫。適合用於不依賴於物件狀態的邏輯。使用類別名稱呼叫。

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類別名稱.方法名();

特性

  • 靜態方法使用類別名稱後大家都可以呼叫，例：Math.Max(x, y)，Math 是 C# 內建類別，Max 是方法名。
  • 靜態方法內部無法存取非靜態成員，因為非靜態成員需要具體的物件實例。

以下方例子來說，Max 方法不會依賴於不同的 Math 物件實例，直接用 Math 類別名呼叫 Max 方法。

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// 使用 Math 類別名稱呼叫 Max
var maxNumber = Math.Max(3, 10);
Console.WriteLine(maxNumber); // 輸出：3

回傳型態和參數

無參數、無回傳值

僅執行動作而無需處理輸入或回傳結果。

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public void SayHello()
{
    Console.WriteLine("Hello, World!");
}

有參數

適合需要輸入資料才能執行邏輯的情況。

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public void PrintMessage(string message)
{
    Console.WriteLine(message);
}

有回傳值

適合需要將處理結果回傳給呼叫者的情況。

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public int Multiply(int x, int y)
{
    return x * y;
}

陣列作為參數

在 C# 中，陣列作為參數傳遞時，是以複製記憶體位址的方式傳遞，但是因為實際參數 (Arguments) 和形式參數 (Parameters) 的值一樣，都是同一個記憶體位址，都指向同一個變數，這表示方法中對陣列內容的修改會影響到原始陣列，但重新指派陣列不會影響原始陣列，因為儲存的記憶體位址不一樣了。

C# 中沒有 Call/Pass by Address 這種說法，但是實際上 C# 的「陣列作為參數傳遞」就是 Call/Pass by Address，以下方的例子來說，是 copy 實際參數 arr 的位址給形式參數 numbers，而不是 Call/Pass by Reference 取別名。請參考：值 (value)、指標 (pointer/address)、參考 (reference)。取別名的話，重新指派陣列會影響原始陣列。

對陣列內容的修改會影響原始陣列

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public void ModifyArray(int[] numbers)
{
    for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
    {
        numbers[i] *= 2; // 每個元素乘以 2
    }
}
public void ShowArrayReference()
{
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4 };
    Console.WriteLine("修改前：");

    foreach (var num in arr)
    {
        Console.WriteLine(num);
    }
    
    ModifyArray(arr);
    
    Console.WriteLine("修改後：");
    foreach (var num in arr)
    {
        Console.WriteLine(num);
    }
}

// 輸出：
// 修改前：
// 1
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// 3
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// 修改後：
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重新指派陣列不會影響原始陣列

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public void ReassignArray(int[] numbers)
{
    numbers = new int[] { 10, 20, 30, 40 };
}
public void ShowArrayReference()
{
    int[] arr = { 1, 2, 3, 4 };
    Console.WriteLine("重新指派前：");

    foreach (var num in arr)
    {
        Console.WriteLine(num);
    }
    
    ReassignArray(arr);
    
    Console.WriteLine("重新指派後：");
    foreach (var num in arr)
    {
        Console.WriteLine(num);
    }
}

// 輸出：
// 重新指派前：
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// 3
// 4
// 重新指派後：
// 1
// 2
// 3
// 4

注意：

  1. 原始資料的影響：由於陣列是傳址，對方法內的修改會直接反映在原始資料中。
  2. 安全性考量：若不希望原始資料被修改，可以在傳入方法前複製陣列，避免直接影響原始資料。
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int[] copy = (int[])arr.Clone();
ModifyArray(copy);

Main 方法

在 C# 應用程式中，Main 方法是程式的入口點，負責啟動程式執行。它具有一些特別的特性和用法。

  1. 唯一性：每個 C# 應用程式只能有一個 Main 方法作為程式的入口點。
  2. 回傳型別：
    • void：不需要回傳值，適用於一般應用程式。
    • int：可以回傳整數值，通常用於指示應用程式的執行狀態。
      • 0：約定俗成的成功碼，表示執行成功，程式正常結束。
      • 非 0 值：表示執行失敗或出現錯誤。
  3. 參數：string[] args：允許接收命令列參數，便於應用程式根據啟動時的參數執行不同邏輯。
  4. 靜態方法：Main 方法必須是 static，因為它在沒有建立物件的情況下直接由執行環境呼叫。
  5. 多重定義：Main 方法可以有多個定義，但只有一個簽章會作為執行入口點。如果有多個定義，必須手動指定入口點。

範例

基本架構

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using System;

namespace HelloWorld;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Hello, World!");
    }
}

接收命令列參數

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using System;

namespace HelloWorld;

class Program
{
    static int Main(string[] args)
    {
        if (args.Length == 0)
        {
            Console.WriteLine("請提供至少一個參數。");
            return 1; // 返回錯誤碼
        }

        Console.WriteLine("命令列參數如下：");
        foreach (var arg in args)
        {
            Console.WriteLine(arg);
        }

        return 0; // 返回成功碼
    }
}

參考資料：
方法 (C# 程式設計手冊)
Main() 和命令列引數