常量,字段,构造方法

发布时间:2018/5/23 17:12:58 次浏览

常量

1.什么是常量

常量是值从不变化的符号,在编译之前值就必须确定。编译后,常量值会保存到程序集元数据中。所以,常量必须是编译器识别的基元类型的常量,如:Boolean,Char,Byte,SByte,...,...,...,UInt64,Single,Double,Decimal,String。另外,C#是可以定义非基元类型的常量的,前提是值必须为null。

public sealed class SomeType
{ public const SomeType Empty=null;
}

2.常量的特性

  • 常量成员将创建元数据,它是直接嵌入在代码内部,运行时不需要额外分配内存。

  • 常量被视为静态成员,而不是实例成员。

  • 不能获取常量的地址

  • 不能以引用的方式传递常量

  • 参考上面的特性,如果跨程序引用,尝试改变常量初始值,不仅dll需要重新编译,引用者也需要编译

字段

1.什么是字段

字段是一种数据成员,它可以是值类型的实例也可以是引用类型的引用。

CLR支持类型字段和实例字段,什么是类型字段?它其实就是我们熟悉的静态字段,实例字段就是非静态字段。

1.1类型字段(静态字段)的内存分配过程

类型对象(静态对象)是在类型加载到一个AppDomain时创建的,而所需内存也是在内型对象中分配的。

接着上面的问题,那么,什么时候将类型加载到AppDomain中内?当第一次对引用到该类型的方法进行JIT编译时,

1.2实例字段的内存分配过程

实例字段的内存,是在构造容纳字段的类型进行实例构造时分配的。

2.字段特性

字段存储在动态内存中,它不像常量,所以只能在程序运行时,才能够获取到它的值。字段可以是任何类型,不像常量有类型上的限制。

2.1字段修饰符

Static static 指定字段为类型的一部分,而不是对象的一部分
Instance 默认 指定字段与实例关联,而不是和类本身关联
InitOly readonly 只能在构造器方法中进行值的写入,否则只读
Volatile volatile 表示,编译器和CLR以及硬件,不会对这种字段标识的代码执行“线程不安全的措施”,只有CLR中的基元类型能使用这个修饰符。

2.2 readonly和read/write

通常,字段都是read/write,即可读可写的,这也意味着,字段的值会随着运行可能发生值得变化。而当你把字段标记为readonly,那么你就只能在构造函数中,对它进行赋值,编译器是不会允许你在构造器(构造函数)以为的任何方法写入值,或变更值。

当然,C#提供了一种内联初始化的语法糖来进行readonly值的初始化,这种语法也可以对常量和其他形式的字段进行赋值。

public readonly int =250;

当然,使用内联语法,而不是在构造器中构造,滥用的话可能会有一些性能问题(代码膨胀等)。

构造方法

实例构造器(引用类型)

什么是构造器?

构造器是将类型的实例初始化到良好状态的特殊方法。在“方法定义元数据表”中始终叫.ctor(constructor的简称)。

引用类型在内存中如何实例化?

首先为实例的数据字段分配内存空间,然后是为初始化对象的附加字段(没错,就是我们经常会提到的同步块索引和类型对象指针)分配内存,然后最后开辟一个空间来调用实例构造函数进行对象的初始化。

在调用构造器之前,为对象分配的内存总是先被归零,为了保证那些被构造器显示重写的字段都获得0或者null的值。


 实例构造器的特性:

  • 实例构造器永远不能被继承,类必须执行自己的构造函数。如果没有,系统默认会构造一个无参的。

  • 所以,实例构造器不能用new ,override,sealed和abstract修饰

  • 如果类的修饰符为abstract,那么构造器可访问性默认为protected,否则默认为public。

  • 如果基类没有提供无参构造函数(意味着显示的实现了有参的构造函数),那么派生类必须显示调用一个基类的构造器(及为了保证参数一致),否则编译报错。

  • static(sealed和abstract)修饰的类,编译器不会为它生成默认的构造函数

  • 通常情况下,无论如何实例化派生类,基类的构造函数一定会被调用,所以object的构造函数一定会被先调用,但是实时上它什么也不会干。

  • 极少数情况下,对象实例不会调用构造函数。如,Object的MemberwiseClone方法,它是用来分配内存,初始化对象的附加字段的,然后将源对象的字节数据复制到新对象中。

  • Notice:不要在构造器中调用虚方法。因为,假如被实例化的类型重写了虚方法,就会执行派生类型中的实现,但这个时候,却是没有初始化的,所以,容易导致无法预测的行为。

内联语法(在字段一节提到过)方式实现初始化实例字段,其实也是转换成构造器方法中的代码来实现。

实例构造器(值类型)

CLR是允许值类型创建实例,但是c#编译器是不会默认为值类型构建构造函数的,并且值类型构造器必须显示调用才执行。如上面所说,即使你自己定义了一个构造函数,不管它是有参还是无参,编译器都不会去自动调用它,如果你想执行,必须自己显示进行调用。

然而,上面说那么多,在C#中,编译器根本不允许你定义值类型的无参构造函数,它会报:error CS0568:结构不能包含显示的无参构造函数。

同理,你不能对值类型的字段成员进行内联赋值,因为内联语句实际上是通过构造器进行赋值,如下面的代码:

internal struct SomeValType
{ private int m=5;
}

上面的代码,会报:结构中不能有实例字段初始值设定项。

所以,值类型的字段总是被初始化为0或null,因为没有真正意义上的构造函数为它初始化其他值,只有你手动去调用构造函数(所以这里我们不理解为初始化)。

当你提供一个有参构造函数时,你需要为所有的字段进行赋值,否则会报:error CS0171:在控制返回到调用方法之前,字段XXX必须完全赋值。

类型构造器(静态构造器)

什么是类型构造器?

实例构造器是为了让类的实例有一个良好的可验证的初始值。而类型构造器是为静态类型服务,顾名思义,类型构造器则是为了让类型有良好的初始状态。

类型构造器特征

  • 默认没有构造函数

  • (类型)静态构造器永远不能有参数

  • 必须标记为static,因为静态类型的成员必须为静态成员

  • 不能赋予任何访问修饰符,默认为隐式类型,C#默认为private

  • 类型构造器中的代码只能访问类型的静态字段(常规用途就是初始化这些字段)

类型构造器的调用过程

类型构造器调用过程大致如下:

JIT编译器在编译到一个静态方法时,会查看引用了哪些静态类型。如果这个静态类型定义了一个构造函数,JIT编译器会检查当前AppDomain,是否已经执行过了这个类型构造器。如果已经执行过,就不添加对它的调用。如果从未执行过,JIT编译器会在它的本机代码中添加对类型构造器的调用。

重要的是:为什么静态类型的特性是十分适合做单例呢?因为CLR常常是确保每一个AppDomain中,一个类型构造器都只执行一次,那么上述的机制不足以很好的支撑这个特性,因为,多个线程下如何保证呢?为了保证这一点,调用类型构造器时,每一个调用线程都会获取一个互斥线程同步锁,在这样的机制下,如果多个线程试图同时调用某个类型的静态构造器,只有一个线程可以获得锁,其他的线程会被阻塞。只有第一个线程会执行静态构造器的代码。当一个线程离开构造器后,正在等待的线程才会被唤醒,后面的线程会发现,类型构造器已经被执行过了,将直接从构造方法返回。这样就能确保不会被再次调用。并且以上是线程安全的。

所以,单例模式就是借助上面的特性,你想构建的单例对象,则也应该放到类型构造器中进行初始化。

注意:值类型中也可以定义类型(静态)构造器,但是是不推荐这么做的,因为有时候CLR有时不会调用值类型的静态类型构造器。

internal struct StructValType
{ //虽然值类型的构造函数必须有参数,但是这个是静态构造函数,所以它是一定没有参数的,也不用遵守,必须初始化所有成员的值 static StructValType()
    {
        Console.WriteLine("我会出现吗?");
    } public int x;
} class BaseClass
    { public string ClassName { get; set; } static BaseClass()
        {
            Console.WriteLine("I'm BaseClass static Constructor without param");
        } public BaseClass()
        {
            Console.WriteLine("I'm BaseClass Constructor without param");
        }
    } 

上述代码,BaseClass中和StructValType中都有static构造函数,再对两个类进行实例时,你可以发现值类型的静态函数是没有被调用的。

注意:单个线程中,两个类型构造器包含互相引用的代码可能出问题,因为你无法把握两者的实现顺序,也就无法保证能正确的引用。因为是CLR负责类型构造器的调用,所以不能要求以特定的顺序调用类型构造器。

如果,类型构造器抛出未处理的异常,CLR会认为类型不可用。试图访问该类型的任何字段和方法都会抛出System.TypeInitializationException异常。