C#基础语法 —（4）方法的定义、调用与调试②

原創 人生、蜕变 2020-07-07 01:55

文章目录

一、构造器

  • 构造器（constructor）是类型的成员之一
  • 狭义的构造器指的是“实例构造器”（instance constructor）
  • 如何使用构造器
  • 声明构造器
  • 构造器的内存原理

构造函数译为构造器，成员函数译为方法，它们本质都还是函数。

1.构造器的声明与调用

①默认构造器

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student stu = new Student();//()-调用Student类的构造器
            Console.WriteLine(stu.ID);
        }
    }

    /// <summary>
    ///  声明一个类，没有构造器的话；使用默认构造器
    /// </summary>
    class Student
    {
        public int ID;
        public string Name;         
    }
}

  默认构造器将int型的ID初始化为0：
在这里插入图片描述
②无参数构造器

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student stu = new Student();//()-调用Student类的构造器
            Console.WriteLine(stu.ID);
            Console.WriteLine(stu.Name);
        }
    }

 
    class Student
    {
        //自定义构造器Student
        public Student()
        {
            this.ID = 1;
            this.Name = "No Name";
        }

        public int ID;
        public string Name;         
    }
}

在这里插入图片描述
③带参数构造器

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student stu = new Student(2, "小光光");
            Console.WriteLine(stu.ID);
            Console.WriteLine(stu.Name);
        }
    }

 
    class Student
    {
        //自定义带参数构造器
        public Student(int initID,string initName)
        {
            this.ID = initID;
            this.Name = initName;
        }

        public int ID;
        public string Name;         
    }
}

在这里插入图片描述

Code Snippet
Ctrl + Tab * 2：快速生成构造器代码片段
在这里插入图片描述

2.构造器内存原理

①默认构造器图示

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student stu = new Student();//引用变量-stu;实例-new Student;默认构造器-()         
        }
    }
 
    class Student
    {                               
        public int ID;//int是结构体类型，在内存中占4个字节
        public string Name;//string是类类型-引用类型，在内存中占4个字节；存储的是实例的地址
    }
}

图中左侧指的是栈，右侧指的是堆
栈内存分配是从高地址往低地址分配（二进制从下往上，从左往右），直到分配到栈顶。

在这里插入图片描述
②带参数构造器图示

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student stu = new Student(1,"Mr.Okay");         
        }
    }
 
    class Student
    {
        public Student(int initID,string initName)
        {
            this.ID = initID;
            this.Name = initName;
        }
                                              
        public int ID;//int是结构体类型，在内存中占4个字节
        public string Name;//string是类类型-引用类型，在内存中占4个字节；存储的是实例的地址
    }
}

在这里插入图片描述

二、方法的重载（Overload）

在这里插入图片描述
WriteLine方法重载示例：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

1.声明带有重载的方法

①方法签名中类型形参的个数构成重载：

    class Calculator
    {
        public int Add(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }

        public int Add<T>(int a, int b)//类型形参<T>
        {
            T t;//…
            return a + b;
        }
    }

②方法签名中形参的类型(从左往右)和个数构成重载：

    class Calculator
    {
        public int Add(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }

        public int Add(int a, int b, int c)//形参个数不同
        {
            return a + b + c;
        }

        public double Add(int x, double  y)//形参类型不同
        {
            return x + y;
        }
    }

③方法签名中形参的种类(值、引用或输出)构成重载：

    class Calculator
    {
        public int Add(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }

        public int Add(ref int a, int b)//形参的种类
        {
            return a + b;
        }     
    }

2.重载的调用

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Calculator c = new Calculator();
            int x = c.Add(100, 200);
            int y = c.Add(100,200,300);
            double z = c.Add(100D, 200D);            
        }
    }

    class Calculator
    {
        public int Add(int a, int b)
        {
            return a + b;
        }

        public int Add(int a, int b, int c)
        {
            return a + b + c;
        }

        public double Add(double a, double b)
        {
            return a + b;
        }
    }
}

三、对方法进行debug

  • 设置断点（breakpoint）
  • 观察方法调用时的 call stack
  • Step-in、Step-over、Step-out
  • 观察局部变量的值与变化

    ①调用堆栈 （call stack）
    调试状态下，菜单 调试 → 窗口 → 调用堆栈
    在这里插入图片描述
    ②逐语句（Step-in）
      进入调用的函数内，逐语句进行调试
    ③逐过程（Step-over）
    ④跳出（Step-out）
      用于跳出当前方法并返回到调用它的方法
    ⑤局部变量值的变化
    在这里插入图片描述

四、方法的调用与栈

  • 方法调用时栈内存的分配
    • 对 stack frame 的分析

 stack frame：一个方法被调用时，它在栈内存中的布局。
 C# 中调用方法时的变量归 Caller（主调函数） 管，不归 Callee（被调用者） 管。
 压变量入栈，C# 是从左至右的顺序。

 图示是为了重点解释方法、变量、参数的压栈，实际情况下还要压入返回地址等。
 返回值一般存在 CPU 的寄存器里面，特殊情况寄存器存不下该返回值时，会到栈上开辟空间。

 stack overflow 就是栈无限向上延伸（分配变量、参数、栈针等），最后溢出了。
代码：

namespace ConstructorExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            double a = Calculator.GetConeVolume(100, 90);//参数类型是double
        }
    }

    class Calculator
    {
        //计算圆面积
        public static double GetCircleArea(double r)
        {
            return Math.PI * r * r;
        }

        //计算圆柱体积
        public static double GetCylinderVolume(double r, double h)
        {
            double a = GetCircleArea(r);
            return a * h;
        }

        //计算圆锥体积
        public static double GetConeVolume(double r, double h)
        {
            double cv = GetCylinderVolume(r, h);
            return cv / 3;
        }
    }
}

分步讲解：
1.进入 Main 方法，调用 GetConeVolume 方法前
  在栈上开辟了 Main 方法的 stack frame。
在这里插入图片描述
2.Main 方法中调用 GetConeVolume 时
  Main方法在调用GetConeVolume，需要传两个参数，将两个参数压入栈中。（压参数入栈， 是从左至右的顺序。）
  因为 C# 中调用时的参数归 Caller (主调函数)管，此处即归 Main 管。

参数r,h — double类型，8个字节
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
3.进入 GetConeVolume 后
  局部变量是需要入栈的，GetConeVolume 方法中的 局部变量cv 入栈。
  r，h 也是局部变量，但已经作为参数被 Main 方法压入栈了，所以它只需要压 cv 即可。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
4.GetConeVolume 调用 GetCylinderVolume 时
  将两个参数r,h压入栈中。
在这里插入图片描述
5.进入 GetCylinderVolume 后
  局部变量 a 入栈。
在这里插入图片描述
6.GetCylinderVolume 调用 GetCircleArea 时
  GetCircleArea 只有一个参数，将其压入栈即可。
在这里插入图片描述
7.进入 GetCircleArea 后
  GetCircleArea 中没有局部变量，但它在栈上也占内存，它有自己的栈针。
在这里插入图片描述
8.GetCircleArea 返回后
  返回值存在 CPU 的寄存器（register）里面。
  call stack 少了一层。
  函数返回后，它所占有的 stack frame 就清空了。
在这里插入图片描述
9.GetCylinderVolume 返回后
在这里插入图片描述
10.GetConeVolume 返回后
  GetConeVolume 的 stack frame被清空。
  Main 方法中调用 GetConeVolume 时压入栈中的两个参数也出栈了。
在这里插入图片描述
11.Main 返回后（程序结束）
  Main 方法的 stack frame 也被清空。
在这里插入图片描述

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