C# Language Specification 2.0

### C# 语言规范 2.0 版本解析 #### 一、C# 2.0 版本概述 C# 2.0 是在 2005 年发布的，作为 C# 语言的一个重要版本更新，它引入了许多新特性来提高编程效率和代码质量。这些新特性包括泛型、匿名方法、迭代器、分部类型以及可空类型等。 #### 二、泛型 ##### 2.1 泛型简介 **2.1.1 为什么使用泛型** 泛型是 C# 2.0 的一个关键特性，它允许程序员编写类型安全的组件，该组件可以针对不同的数据类型工作而无需多次编写相同的代码。例如，一个泛型栈类可以被用于任何数据类型，而不是为每种类型都编写一个特定的栈类。这不仅提高了代码复用性，还减少了潜在的错误，因为不需要为每种类型编写单独的代码。 **2.1.2 创建和使用泛型** 泛型类和方法可以通过在类或方法声明时指定类型参数来定义。例如： ```csharp public class Stack<T> { // 类体 } ``` 使用泛型类时，必须指定类型实参： ```csharp Stack<int> intStack = new Stack<int>(); ``` **2.1.3 泛型类型实例化** 泛型类型实例化通常涉及到类型参数的实例化。当创建泛型类的实例时，必须为每个类型参数提供具体的类型。 **2.1.4 约束** 为了确保泛型类型的正确行为，可以为类型参数添加约束。例如，如果一个泛型类需要类型支持某个接口或具有某个特定的行为（如可比较性），则可以在类型参数声明时添加相应的约束。 ```csharp public class MyComparer<T> where T : IComparable { // 类体 } ``` **2.1.5 泛型方法** 除了泛型类之外，还可以定义泛型方法。这些方法可以独立于任何特定的类，并且可以接受任意数量的类型参数。 ```csharp public static T Max<T>(T x, T y) where T : IComparable { return x.CompareTo(y) > 0 ? x : y; } ``` ##### 2.2 泛型类声明 **2.2.1 类型形参** 泛型类声明中的类型形参是指在泛型类声明时使用的占位符，它们代表了将在实例化时提供的实际类型。例如，在 `Stack<T>` 中，`T` 就是一个类型形参。 **2.2.2 实例类型** 实例类型指的是泛型类实例化的具体类型。例如，`Stack<int>` 中的 `int` 就是实例类型。 **2.2.3 基规范** 泛型类也可以继承自非泛型类或泛型类。继承关系遵循 C# 中的一般继承规则，但需要考虑类型参数的影响。 **2.2.4 泛型类的成员** 泛型类可以包含各种成员，包括字段、属性、方法和构造函数等。这些成员可以使用类型参数来定义。 **2.2.5 泛型类中的静态字段** 在泛型类中，静态字段对于所有类型的实例共享。这意味着，即使泛型类被实例化多次，静态字段也只有一个实例。 **2.2.6 泛型类中的静态构造函数** 泛型类可以有一个静态构造函数，该构造函数在第一次访问泛型类的静态成员时自动调用。 **2.2.7 访问受保护成员** 在泛型类中访问受保护成员时，需要考虑类型参数的影响。通常情况下，访问规则与非泛型类相同。 **2.2.8 泛型类中的重载** 泛型类可以包含重载的方法，这些方法可以通过不同的签名来区分。 **2.2.9 形参数组方法和类型形参** 形参数组方法可以接受可变数量的参数，并且可以结合类型形参一起使用。 **2.2.10 重写和泛型类** 当泛型类继承自另一个类并重写其成员时，需要考虑类型参数的影响。 **2.2.11 泛型类中的运算符** 泛型类可以定义运算符，这些运算符可以处理泛型类型。 **2.2.12 泛型类中的嵌套类型** 泛型类可以包含嵌套类型，这些嵌套类型可以是泛型的也可以是非泛型的。 **2.2.13 应用程序入口点** 即使应用程序使用了泛型类，`Main` 方法仍然必须是非泛型的。 **2.2.14 泛型结构声明** 与泛型类类似，泛型结构也可以拥有类型参数，并且遵循类似的规则。 **2.2.15 泛型接口声明** 泛型接口声明类似于泛型类声明，但在接口中只定义成员而不实现它们。 **2.2.16 泛型委托声明** 泛型委托允许创建接受类型参数的委托类型。 **2.2.17 构造类型** 构造类型是指由类型参数和其他已知类型组成的类型。 **2.2.18 类型实参** 类型实参是在实例化泛型类型时提供的实际类型。 **2.2.19 开放和封闭类型** 开放类型包含类型参数，而封闭类型没有类型参数。 **2.2.20 构造类型的基类和接口** 构造类型的基类和接口可以是泛型或非泛型类型。 **2.2.21 构造类型的成员** 构造类型的成员可以从泛型类型继承，并且可以使用类型参数。 **2.2.22 构造类型的可访问性** 构造类型的可访问性遵循 C# 的一般规则，但需要考虑类型参数的影响。 **2.2.23 转换** 在泛型类型中，可以定义转换运算符来处理类型之间的转换。 **2.2.24 using 别名指令** `using` 指令可以用来简化泛型类型的名称。 **2.2.25 属性** 泛型类型可以定义属性，并且这些属性可以使用类型参数。 **2.2.26 数组和泛型 IList 接口** 泛型类型可以实现泛型 `IList<T>` 接口，以便能够存储和操作泛型类型的数据集合。 ##### 2.3 泛型方法 **2.3.1 泛型方法签名** 泛型方法签名包括方法名称、类型参数列表和参数列表。 **2.3.2 虚泛型方法** 虚泛型方法允许子类覆盖泛型方法的行为。 **2.3.3 调用泛型方法** 调用泛型方法时，需要提供类型实参。 **2.3.4 类型实参推断** 当调用泛型方法时，如果类型可以从上下文中推断出来，则不需要显式指定类型实参。 **2.3.5 语法多义性** 在某些情况下，泛型方法调用可能会引起语法多义性，需要通过显式指定类型实参来解决。 **2.3.6 通过委托使用泛型方法** 泛型方法可以封装在委托中，并通过委托来调用。 **2.3.7 不能是泛型的成员** 某些成员，如字段和属性，不能是泛型的。 **2.3.8 约束** 泛型方法可以为类型参数添加约束，以确保泛型方法在不同类型的上下文中能够正确运行。 **2.3.9 满足约束** 约束条件指定了类型参数必须满足的要求，例如必须实现某个接口。 **2.3.10 类型形参上的成员查找** 在泛型方法中，当访问类型形参的成员时，会根据类型参数的实际类型进行查找。 **2.3.11 类型形参和装箱** 当类型形参是值类型时，如果需要将其作为引用类型处理，则会发生装箱。 **2.3.12 涉及类型形参的转换** 在泛型方法中，可以定义涉及类型形参的转换运算符。 **2.3.13 表达式和语句** 在泛型方法中，可以使用各种表达式和语句，这些表达式和语句可能涉及类型参数。 **2.3.14 对象创建表达式** 在泛型方法中，可以使用对象创建表达式来实例化泛型类型。 **2.3.15 typeof 运算符** 在泛型方法中，`typeof` 运算符可以用来获取类型参数的类型信息。 **2.3.16 引用相等运算符** 在泛型方法中，可以使用引用相等运算符来比较两个对象是否引用同一个对象。 **2.3.17 is 运算符** 在泛型方法中，`is` 运算符可以用来检查对象是否为特定类型。 **2.3.18 as 运算符** 在泛型方法中，`as` 运算符可以用来尝试将对象转换为另一种类型。 **2.3.19 异常语句** 在泛型方法中，可以使用异常处理语句来处理可能出现的异常情况。 **2.3.20 lock 语句** 在泛型方法中，`lock` 语句可以用来同步对共享资源的访问。 **2.3.21 using 语句** 在泛型方法中，`using` 语句可以用来管理资源的生命周期。 **2.3.22 foreach 语句** 在泛型方法中，`foreach` 语句可以用来遍历泛型集合。 #### 三、匿名方法 ##### 3.1 匿名方法表达式 匿名方法是一种没有名称的方法，通常用作事件处理器或传递给委托。 **3.1.1 匿名方法签名** 匿名方法的签名包括参数列表及其返回类型。 **3.1.2 匿名方法转换** 匿名方法可以转换为兼容的委托类型。 **3.1.3 匿名方法块** 匿名方法的主体是由大括号包围的代码块。 **3.1.4 外层变量** 匿名方法可以访问定义它的方法范围内的变量。 **3.1.5 捕获的外层变量** 如果匿名方法引用了外部变量，则该变量会被捕获并保持活动状态，直到匿名方法执行完毕。 **3.1.6 局部变量实例化** 在匿名方法中，局部变量的实例化方式与在普通方法中相同。 **3.1.7 匿名方法计算** 匿名方法的执行过程与其他方法类似。 **3.1.8 委托实例相等性** 两个匿名方法如果具有相同的签名并且在相同的环境中定义，则被视为相等。 **3.1.9 明确赋值** 在某些情况下，需要显式地将匿名方法赋值给委托。 **3.1.10 方法组转换** 方法组可以转换为兼容的委托类型。 **3.1.11 委托创建表达式** 可以使用委托创建表达式来创建匿名方法。 **3.1.12 实现示例** 下面是一个简单的匿名方法实现示例： ```csharp delegate void DelegateType(int x); // 创建并使用匿名方法 DelegateType d = delegate (int i) { Console.WriteLine("Hello " + i); }; d(5); ``` #### 四、迭代器 ##### 4.1 迭代器块 迭代器块是一种特殊的代码块，它可以生成序列，而无需一次性加载整个序列到内存中。 **4.1.1 枚举器接口** 迭代器通常实现 `IEnumerator<T>` 接口，该接口定义了如何遍历序列的基本操作。 **4.1.2 可枚举接口** `IEnumerable<T>` 接口提供了 `GetEnumerator` 方法，该方法返回一个实现 `IEnumerator<T>` 的对象。 **4.1.3 产生类型** 迭代器块中的产生类型是指返回给调用者的类型。 **4.1.4 this 访问** 在迭代器块内部，可以使用 `this` 关键字来引用当前元素。 **4.1.5 枚举器对象** 枚举器对象负责遍历序列并跟踪当前位置。 **4.1.6 MoveNext 方法** `MoveNext` 方法用于移动到序列中的下一个元素。 **4.1.7 Current 属性** `Current` 属性返回当前元素的值。 **4.1.8 Dispose 方法** `Dispose` 方法用于释放枚举器对象持有的资源。 **4.1.9 可枚举对象** 可枚举对象提供了 `GetEnumerator` 方法来返回枚举器对象。 **4.1.10 yield 语句** `yield` 语句是迭代器块的核心，用于产生序列中的元素。 **4.1.11 明确赋值** 在某些情况下，需要显式地将迭代器块的结果赋值给 `IEnumerator<T>`。 **4.1.12 实现示例** 下面是一个简单的迭代器实现示例： ```csharp public IEnumerable<int> CountTo(int n) { for (int i = 1; i <= n; i++) { yield return i; } } // 使用迭代器 foreach (var number in CountTo(5)) { Console.WriteLine(number); } ``` #### 五、分部类型 分部类型允许将类型定义分布在多个源文件中。 **5.1 分部声明** 分部类型通过使用 `partial` 关键字来定义。例如： ```csharp partial class MyClass { public void MethodA() { /* ... */ } } partial class MyClass { public void MethodB() { /* ... */ } } ``` **5.1.1 属性** 分部类型可以包含属性。 **5.1.2 修饰符** 分部类型的各个部分可以包含不同的修饰符。 **5.1.3 类型参数和约束** 分部类型可以定义类型参数和约束。 **5.1.4 基类** 分部类型可以继承自一个或多个基类。 **5.1.5 基接口** 分部类型可以实现一个或多个接口。 **5.1.6 成员** 分部类型可以包含各种成员，如方法、属性、构造函数等。 **5.2 名称绑定** 分部类型的所有部分都必须具有相同的完整名称。 #### 六、可空类型 可空类型允许值类型可以表示 null。 **6.1 可空类型** 可空类型是为值类型定义的引用类型，它可以表示 null。 **6.1.1 成员** 可空类型的成员与基础值类型的成员相同。 **6.1.2 默认值** 可空类型的默认值是 null。 **6.1.3 值类型约束** 可空类型只能基于值类型。 **6.2 转换** 可空类型支持各种转换，包括隐式转换、显式转换以及用户定义的转换。 **6.2.1 null 文本转换** null 文本转换允许将 null 赋值给可空类型。 **6.2.2 可空转换** 可空转换允许将值类型转换为对应的可空类型。 **6.2.3 装箱和取消装箱转换** 可空类型支持装箱和取消装箱转换。 **6.2.4 允许的用户定义转换** 可空类型支持用户定义的转换。 **6.2.5 用户定义转换的计算** 用户定义的转换在可空类型中按照特定规则进行计算。 **6.2.6 提升的转换** 提升的转换是指从一个类型到另一个更广泛的类型（如从 int 到 long）的转换。 **6.2.7 用户定义的隐式转换** 用户可以定义从一个类型到可空类型的隐式转换。 **6.2.8 用户定义的显式转换** 用户可以定义从一个类型到可空类型的显式转换。 **6.3 表达式** 可空类型支持各种表达式，如算术运算、比较运算等。 **6.3.1 提升运算符** 提升运算符允许在可空类型之间进行运算。 **6.3.2 允许的用户定义运算符** 可空类型支持用户定义的运算符。 #### 结论 C# 2.0 版本通过引入泛型、匿名方法、迭代器、分部类型以及可空类型等特性极大地增强了 C# 语言的功能性和灵活性。这些新特性不仅提高了代码的复用性和维护性，还使得 C# 更加适合开发大型和复杂的软件系统。通过对这些特性的深入了解和应用，开发者可以更加高效地编写高质量的代码。