C#筆記 – 參數
可選參數與命名參數
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可選參數
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聲明可選參數：
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void Dump(int x, int y = 20, int z = 30) -
x為必備參數；y和z為可選參數，20和30分別為y和z的默認值
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動機：降低重載的方法數量
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可選參數就是在定義方法/有參屬性的參數時，為它們賦默認值，如果調用參數時沒有傳值，C#編譯器就自動嵌入參數的默認值
- 委托的一部分參數也可以指定默認值
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有默認值的參數需放在沒默認值的參數之後，參數數組（如有）之前
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參數數組不能聲明為可選的
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如果調用者沒有指定值，將使用空數組代替
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默認值約束：
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必須為C#認定的基元類型/枚舉/可空的引用類型，如：
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數字/字符串字面量
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null
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const成員
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枚舉成員
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default(T)操作符
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對於值類型可以使用與default等價的無參構造函數
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如果參數使用了ref/out進行標識，就不能設置默認值
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一旦為參數分配了默認值，編譯器會向該參數應用定制特性「Optional」，並持久性地保存到元數據中
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此外，編譯器向參數應用DefaultParameterValue特性，並向該特性構造器傳遞開發者指定的參數默認值。同樣，持久性地保存到元數據中。
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Method #2 (06000002) ------------------------------------------------------- MethodName: DefaultParam (06000002) Flags : [Private] [Static] [HideBySig] [ReuseSlot] (00000091) RVA : 0x000020c1 ImplFlags : [IL] [Managed] (00000000) CallCnvntn: [DEFAULT] ReturnType: Void 1 Arguments Argument #1: I4 1 Parameters (1) ParamToken : (08000002) Name : i flags: [Optional] [HasDefault] (00001010) Default: (I4) 10 -
當編譯器發現某個方法調用缺失了部分實參，就會嘗試從元數據中提取默認值，將值自動嵌入到調用中。
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調用含有可選參數的方法時，編譯器默認我們傳遞的實參順序是與形參聲明順序是一致的
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命名參數
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在指定實參的值時，可以同時指定相應參數的名稱。編譯器將判斷參數的名稱是否正確，並將指定的值賦給這個參數。
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命名實參可使編譯器幫我們判斷該實參具體是要傳給哪個形參，調用方法時的參數順序變得不再重要
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void Main() { Show("SB", "HEHE"); Show(caption:"HEHE", text:"SB"); } void Show(string text, string caption) { Console.WriteLine($"{text}: {caption}"); }
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編譯器會根據名稱進行識別
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如果要對包含ref或out的參數指定名稱，需要將ref或out修飾符放在名稱之後，實參之前
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int.TryParse("10", result: out number);
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命名實參與位置實參的混合使用
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未命名的實參稱為「位置實參」
- 位置實參總是指向方法聲明中相應的參數，我們不能跳過參數之後，再通過命名相應位置的實參來指定
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所有命名實參必須放在「位置實參」之後。
- 除非所有實參的位置與形參聲明位置保持一致，但這樣也沒必要用命名實參了
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void Main() { Show("SB", name: "GO", caption:"HEHE"); //Valid Show(name: "GO", "SB", caption:"HEHE"); //InValid Show(text: "GO", "SB", name:"HEHE"); //Valid } void Show(string text, string caption, string name) { Console.WriteLine($"{name}({text}): {caption}"); }
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實參求值順序
- 按編寫順序求值，即使這個順序不同於參數的聲明順序
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命名實參與可選參數混合使用
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void Main() { //省略了encoding參數，直接使用timestamp的命名實參 AppendTimestamp("utf8.txt", "Message in the future", timestamp: new DateTime(2030, 1, 1)); } void AppendTimestamp(string filename, string message, Encoding encoding = null, DateTime? timestamp = null) { } -
不易變性和對象初始化
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命名實參和可選參數還可以用在不易變的對象初始化上
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void Main() { Message msg = new Message( from: "skeet@pobox.com", to: "csharp-in-depth-readers@everywhere.com", body: "I hope you like the third edition", subject: "A quick message" ); } public class Message { string from; string to; string body; string subject; byte[] attachment; public Message() { } public Message(string from, string to, string body, string subject = null, byte[] attachment = null) { this.from = from; this.to = to; this.body = body; this.subject = subject; this.attachment = attachment; } }
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重載決策
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可選參數會增加適用方法（如果方法參數數量多於指定的實參數量）
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命名實參會減少適用方法的數量（排除那些沒有適當參數名稱的方法）
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為了檢查是否存在特定的適用方法，編譯器會使用位置參數的順序構建一個傳入實參的列表
- 然後對命名實參和剩餘的參數進行匹配。如果沒有指定某個必備參數，或某個命名實參不能與剩餘的參數相匹配，那這個方法就是不適用的
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如果兩個方法都是適用的，其中一個方法的所有實參都顯式指定，而另一個方法使用了某個可選參數的默認值，則未使用默認值的方法勝出
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但這不適用於僅比較所使用的默認值數量的情況——它是嚴格按照「是否使用了默認值」來劃分的
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static void Foo(int x = 10) { } static void Foo(int x = 10, int y = 20) { } Foo(); //Error：兩個方法的參數都是可選的，編譯器無法判斷到底要調用哪一個方法 Foo(1); //Foo(int x = 10)：使用這個方法不涉及默認值 Foo(y: 2); //Foo(int x = 10, int y = 20)：命名了y實參，只有第二個方法有y的形參 Foo(1, 2); //Foo(int x = 10, int y = 20)：傳了兩個參數，只有第二個方法有2個參數
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如果某些方法聲明在基類中，而派生類中包含適用方法，那派生類中的方法勝出
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命名實參可以代替強制轉換
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void Method(int x, object y) { } void Method(object x, int y) { } Method(10, 10); //有歧義：兩個方法都適用，哪一個都不比另一個更優 //消除歧義方法 Method(10, (object)10); //強制轉換 Method(x: 10, y: 10); //命名實參
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引用方式的參數傳遞（out/ref）
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static void GetVal(out int v) { v = 20; } static void AddVal(ref int v) { v += 10; } -
CLR不區分out和ref，兩者生成的IL代碼是一樣的
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元數據幾乎完全一致，只有一個標記不同，用於記錄聲明方法時指定的是out還是ref
.method private hidebysig static void GetVal([out] int32& v) cil managed .method private hidebysig static void AddVal(int32& v) cil managed
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C#編譯器把兩者區分開，這個區別決定了由哪個方法負責初始化引用的對象
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如果參數用out標記，則不需要調用者在調用方法前初始化好對象
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被調用的方法不能讀取參數的值
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在返回前必須向這個值寫入
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如果參數用ref標記，則需要在調用方法前把參數初始化完成
- 被調用的方法可以讀/寫值
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值類型的out/ref
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class Program { static void Main(string[] args) { //值類型 int x; GetVal(out x); Console.WriteLine(x); int y = 5; AddVal(ref y); Console.WriteLine(y); } static void GetVal(out int v) { v = 20; } static void AddVal(ref int v) { v += 10; } } -
「out」在該代碼中：
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x在Main的棧幀中聲明
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x的地址傳給GetVal
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GetVal的v是一個指針，指向Main棧幀中的int32值
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GetVal內部把v指向的值修改為20
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返回（x = 20）
- 為大的值類型使用out可提升代碼執行效率，因為它避免了進行方法調用時複製值類型實例的字段
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「ref」在該代碼中：
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y在Main的棧幀中聲明，並初始化為5
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y的地址傳給AddVal
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AddVal的v是一個指針，指向Main棧幀中的int32值
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由於v指向的值必然是已經初始化過的，因此AddVal內部可以隨意修改v指向的值（+=10）
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返回（y=15）
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從IL和CLR看來，out和ref是一樣的：導致傳遞指向實例的一個指針
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編譯器則會辨別兩者，並根據區別，用不同的標準去驗證代碼的正確性
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CLR雖然允許使用out和ref來對一般參數傳遞類型的方法進行重載
- 但由於CLR認為out和ref是一樣的，因此兩個重載方法之間不能只有out和ref的區別
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引用類型的out/ref
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out/ref對於值類型而言，就是允許方法操縱單一的值類型實例
- 調用者必須為實例分配內存，被調用者則操縱該內存中的內容
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out/ref對於引用類型而言，則是調用代碼為一個指針（指向一個引用類型對象）分配內存，被調用者則操縱這個指針
- 因此，只有方法「返回」對「方法知道的一個對象」的引用時，為引用類型使用out/ref才有意義（也就是說，引用對象是在方法內完成對象實例化的，才有需要使用out/ref）
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class Program { static void Main(string[] args) { //引用類型 //Object tc; //Type must be exactly same TestClass tc; StartProcessinFile(out tc); if(tc != null) { ContinueProcessingFiles(ref tc); tc.OutputValue(); } } static void StartProcessinFile(out TestClass tester) { tester = new TestClass(); } static void ContinueProcessingFiles(ref TestClass tester) { tester.Close(); tester = null; tester = new TestClass(100); } } -
通過方法構造對象，處理後再返回一個新的對象
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引用方式的參數傳遞的限制
- 參數類型與方法簽名中聲明的類型必須嚴格相同
可變數量參數
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static int Add(params int[] values) { int sum = 0; for (int i = 0; i < values.Length; i++) { sum += values[i]; } return sum; } -
params T[] varName
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必須應用於方法簽名的最後一個參數
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params關鍵字告訴編譯器向參數應用定制特性「System.ParamArrayAttribute」
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.method private hidebysig static int32 Add(int32[] values) cil managed { .param [1] .custom instance void [System.Runtime]System.ParamArrayAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) // 程式碼大小 35 (0x23) //... } // end of method Program::Add
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C#編譯器檢測到方法調用時，會先檢查所有具有指定名稱，同時參數沒有應用ParamArrayAttribute特性的方法
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如果找不到，再找應用了ParamArrayAttribute特性的方法
- 找到後，編譯器會構造一個數組，填補元素，再生代碼調用方法
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該參數只能標識一維數組
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可為其傳null值
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調用可變數量參數方法對性能有所影響
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數組對象必須在堆上分配
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數組元素必須初始化
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數組內存需要GC
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參數與返回類型的設置
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參數最好是設置「弱類型」，如：
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接口（優先考慮）
- 實現了接口就可以當參數傳
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基類
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返回值最好是設置「強類型」
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派生類
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接收返回值時，就可以用類型本身或其基類接收
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返回基類，就只能用基類接收
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考慮協變性和逆變性
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更靈活、泛用
參考書目
- 《CLR via C#》（第4版） Jeffrey Richter
- 《深入理解C#》（第3版） Jon Skeet