不學 JAVA 換學 C# 之覺得心累 - L1：ch10 類別和物件 (二)

發表於 2025-04-05 更新於 2025-04-08 分類於 Csharp(C#)

前言

在不學 JAVA 換學 C# 之覺得心累 - L1：ch9 類別和物件 (一)裡面介紹了類別和物件如何建立、this 代表的意義和用處、非靜態欄位和靜態欄位以及欄位的常數 const 和 readonly等。

封裝與存取修飾詞

C# 提供多種存取修飾詞來控制類別成員的可見性和存取範圍。這是用來保護一些，不想或不用對外暴露的資料和演算法邏輯。

public：在程式的任何地方被存取。
private：只能在同一個類別內存取。命名規則為，建議在變數前加下底線 _。
protected：只能在同一個類別內或其子類別內存取。
internal：只能在同一個組件 (assembly) 內存取。

封裝欄位 Field 與定義屬性 Property

通常實作上，我們會不希望欄位 (Field) 可以被直接修改，原因是：

封裝性 (Encapsulation)：保護資料，不讓外部直接修改
當欄位是 public，任何外部的程式碼都能直接修改它的值，這可能會導致錯誤或不安全的資料操作。
控制存取權限 (Read-Only / Write-Only 權限)
有些時候，我們希望欄位只能被讀取，不能被修改，或只能被內部設定，不能被外部改變。
可以額外執行邏輯 (如：記錄變更日誌、計算等)
易於維護，未來可以修改實作方式

早期，我們會希望透過 GetXXX or SetXXX 方法來取得或修改資料，範例：

// 類別
public class Dog
{
    // 欄位 Field
    private string _color;  // 僅類別內部可以使用

    public string GetColor()
    {
        return _color;
    }

    public void SetColor(string color)
    {
        this._color = color;
    }
}

// 程式進入點
class Program
{
    public static void Main()
    {
        Dog lucky = new Dog();
        lucky.SetColor("white");
        string colorOfLucky = lucky.GetColor();
    }
}

屬性 Property 的 `get` 和 `set`

但是如果有很多欄位，而且大部分都沒有額外的邏輯，就會變成寫很多類似的程式碼，這樣很沒有效率，中期就演變出屬性 Property，和欄位 Field 一樣名稱，差別僅開頭大小寫不同，然後可以這樣寫：

// 類別
public class Dog
{
    // 欄位 Field (開頭小寫)
    private string _color;  // 僅類別內部可以使用

    // 屬性 Property (開頭大寫)
    public string Color // 記得後面不用()，因為不是建構式，也不是 Method
    {
        get { return _color; }
        set { this._color = value; } // 如果需要額外的邏輯，寫在 set 的 {} 內
    }
}

// 程式進入點
class Program
{
    public static void Main()
    {
        Dog lucky = new Dog();
        lucky.Color = "black"; // 透過屬性設定值
        string colorOfLucky = lucky.Color; // 透過屬性取得值
    }
}

再一個範例

一間電影院裏面同時上映好幾部電影，想要紀錄電影的資料 title, director, Rating 和總共幾部電影 count。

using System;

namespace GetterSetter;

public class Movie
{
    public string title;
    public string director;
    private string _rating; // 因為不允許分級制度被改成奇怪的字串，我們使用 private
    public static int count = 0;

    public Movie(string title, string director, string rating)
    {
        this.title = title;
        this.director = director;
        this._rating = rating;
        count++;
    }

    public string Rating // 記得後面不用()，因為不是建構式，也不是 Method
    {
        // 用 get 和 set 取得或重新設置內容
        get { return _rating; }
        set
        {
            if (value == "G" || value == "PG" || value == "PG-13" || value == "R" || value == "NR")
            {
                _rating = value;
            }
            else
            {
                _rating = "NR";
            }
        }
    }

    public int GetCount() 
    {
        return count; 
    }
}

但是要寫的東西還是有點多，所以現在主要是使用自動實作屬性 (Automatically Implemented Properties)。

自動實作屬性 (Automatically Implemented Properties)

是一種簡化屬性宣告的方式，讓你無需手動定義欄位 (Field) 來存取屬性背後的資料。

它是語法糖的一種，語法糖是一種讓程式設計更加簡潔易讀的工具，不改變功能但是提升了可讀性與寫程式的效率。

語法

只需使用 get 和 set 存取器，不需要自訂邏輯，編譯器會自動生成隱藏的欄位。

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
}

對比：

public string Name { get; set; } // 語法糖：自動實作屬性

// 不用語法糖：用 get 和 set
private string _name;
public string Name
{
    get { return _name; }
    set { _name = value; }
}

優點

簡化程式碼：減少樣板程式碼 (boilerplate code)。
提高可讀性：讓程式碼更清晰易懂。

缺點

如果需要增加邏輯，就無法使用自動屬性，必須改用完整屬性宣告，例如：

private int _age;
public int Age
{
    get { return _age; }
    set { if (value > 0) _age = value; }
}

參考資料：
自動實作的屬性 (C# 程式設計手冊)

物件初始化器 (Object Initializer)

物件初始化器允許在建立物件時直接設定可存取的屬性值 (Property)，無需建立很多不同的建構式，無須呼叫多個建構式或設定方法，從而簡化物件的初始化過程。但是物件初始化器還是基於建構式，若是相對應的建構式不對，會報錯。

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }
    
    public Person ()
    {}
}

// 以前的寫法：使用建構式並設定屬性值
Person student = new Person();
student.Name = "Jenifer";
student.Age = 10;

// 使用物件初始化器，直接設定屬性值
// 寫法一：有括弧 (基於 line 6 的建構式)
Person student2 = new Person()
{
    Name = "Jenifer",
    Age = 10
};
// 寫法二：沒括弧 (基於 line 6 的建構式)
Person student3 = new Person
{
    Name = "Jenifer",
    Age = 10
};

MS 的範例

public class Cat
{
    public int Age { get; set; }
    public string? Name { get; set; }

    public Cat()
    {}
    public Cat(string name)
    {
        this.Name = name;
    }
}

Cat cat1 = new Cat { Age = 10, Name = "Fluffy" }; // 基於 line 6 的建構式
Cat cat2 = new Cat("Fluffy"){ Age = 10 }; // 基於 line 8 的建構式

參考資料：
物件和集合初始設定式 (C# 程式設計手冊)

物件的陣列

先宣告一個物件陣列，宣告時即保留記憶體位址以便將來儲存 reference，並且都先初始化為 null，但是還沒有實例化物件。利用 for 迴圈實例化物件。

以下的例子直接用上面 Person 類別：

Person[] people = new Person[5]; // 先保留五個位址
for (int i = 0; i < people.Length; i++)
{
    people[i] = new Person { Name = "John", Age = 100 };
}

前言