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Top Ten Traps in C# for C++ Programmers中文版

編輯：關於C語言

【譯序：C#入門文章。請注意：所有程序調試環境為Microsoft Visual Studio.NET 7.0 Beta2和 Microsoft .Net Framework SDK Beta2。限於譯者時間和能力，文中倘有訛誤，當以英文原版為准】

在最近發表於《MSDN Magazine》（2001年7月刊）上的一篇文章裡，我講了“從C++轉移到C#，你應該了解些什麼？”。在那篇文章裡，我說過C#和C++的語法很相似，轉移過程中的困難並非來自語言自身，而是對受管制的.NET環境的適應和對龐大的.Net框架的理解。

我已經編輯了一個C++和C#語法不同點的列表（可在我的WEB站點上找到這個列表。在站點上，點擊Books可以浏覽《Programming C#》，也可以點擊FAQ看看）。正如你所意料的，很多語法上的改變是小而瑣細的。有一些改變對於粗心的C++程序員來說甚至是隱蔽的陷阱，本文將集中闡述十個危險的陷阱。

陷阱一.非確定性終結和C#析構器

理所當然，對於大多數C++程序員來說，C#中最大的不同是垃圾收集。這就意味你不必再擔心內存洩漏以及確保刪除指針對象的問題。當然，你也就失去了精確控制銷毀對象時機的能力。實際上，C#中並沒有顯式的析構器。

如果你在處理一個未受管制的資源，當你用完時，你需要顯式地釋放那些資源。可通過提供一個Finalize方法（稱為終結器）隱式控制資源，當對象被銷毀時，它將被垃圾收集器調用。

終結器只應該釋放對象攜帶的未受管制的資源，而且也不應該引用別的對象。注意：如果你只有一些受管制的對象引用那你用不著也不應該實現Finalize方法—它僅在需處理未受管制的資源時使用。因為使用終結器要付出代價，所以，你只應該在需要的方法上實現（也就是說，在使用代價昂貴的、未受管制的資源的方法上實現）。

永遠不要直接調用Finalize方法（除了在你自己類的Finalize裡調用基類的Finalize方法外【譯注：此處說法似乎有誤，參見下面譯注！】），垃圾收集器會幫你調用它。

C#的析構器在句法上酷似C++的析構器，但它們本質不同。C#析構器僅僅是聲明Finalize方法並鏈鎖到其基類的一個捷徑【譯注：這句話的意思是，當一個對象被銷毀時，從最派生層次的最底層到最頂層，析構器將依次被調用，請參見後面給出的完整例子】。因此，以下寫法：

~MyClass()

{

//do work here

}

和如下寫法具有同樣效果：

MyClass.Finalize()

{

// do work here

base.Finalize();//

}

【譯注：上面這段代碼顯然是錯誤的，首先應該寫為：

class MyClass

{

void Finalize()

{

// do work here

base.Finalize();//這樣也不可以！編譯器會告訴你不能直接調用基類的Finalize方法，它將從析構函數中自動調用。關於原因，請參見本小節後面的例子和陷阱二的有關譯注！

}

}

下面給出一個完整的例子：

using System;

class RyTestParCls

{

~RyTestParCls()

{

Console.WriteLine("RyTestParCls's Destructor");

}

}

class RyTestChldCls: RyTestParCls

{

~RyTestChldCls()

{

Console.WriteLine("RyTestChldCls's Destructor");

}

}

public class RyTestDstrcApp

{

public static void Main()

{

RyTestChldCls rtcc = new RyTestChldCls();

rtcc = null;

GC.Collect();//強制垃圾收集

GC.WaitForPendingFinalizers();//掛起當前線程，直至處理終結器隊列的線程清空該隊列

Console.WriteLine("GC Completed!");

}

}

以上程序輸出結果為：

RyTestChldCls's Destructor

RyTestParCls's Destructor

GC Completed!

注意：在CLR中，是通過重載System.Object的虛方法Finalize()來實現虛方法的，在C#中，不允許重載該方法或直接調用它，如下寫法是錯誤的：

class RyTestFinalClass

{

override protected void Finalize() {}//錯誤！不可重載System.Object方法。

}

同樣，如下寫法也是錯誤的：

class RyTestFinalClass

{

public void SelfFinalize() //注意！這個名字是自己取的，不是Finalize

{

this.Finalize()//錯誤！不能直接調用Finalize()

base.Finalize()//錯誤！不能直接調用基類Finalize()

}

}

class RyTestFinalClass

{

protected void Finalize() //注意！這個名字和上面不一樣，同時，它也不是override的，這是可以的，這樣，你就隱藏了基類的Finalize。

{

this.Finalize()//自己調自己，當然可以，但這是個遞歸調用你想要的嗎？J

base.Finalize()//錯誤！不能直接調用基類Finalize()

}

}

對這個主題的完整理解請參照陷阱二。】

陷阱二.Finalize和Dispose

顯式調用終結器是非法的，Finalize方法應該由垃圾收集器調用。如果是處理有限的、未受管制的資源（比如文件句柄），你或許想盡可能快地關閉和釋放它，那你應該實現IDisposable接口。這個接口有一個Dispose方法，由它執行清除動作。類的客戶負責顯式調用該Dispose方法。Dispose方法允許類的客戶說“不要等Finalize了，現在就干吧！”。

如果提供了Dispose方法，你應該禁止垃圾收集器調用對象的Finalize方法—既然要顯式進行清除了。為了做到這一點，應該調用靜態方法GC.SuppressFinalize，並傳入對象的this指針，你的Finalize方法就能夠調用Dispose方法。

你可能會這麼寫：

public void Dispose()

{

// 執行清除動作

// 告訴垃圾收集器不要調用Finalize

GC.SuppressFinalize(this);

}

public override void Finalize()

{

Dispose();

base.Finalize();

}

【譯注：以上這段代碼是有問題的，請參照我在陷阱一中給的例子。微軟站點上有一篇很不錯的文章（Gozer the Destructor），說法和這兒基本一致，但其代碼示例在Microsoft Visual Studio.NET 7.0 Beta2和 Microsoft .Net Framework SDK Beta2都過不了，由於手頭沒有Beta1比對，所以，現在還不能確定是文章的筆誤，還是因為Beta1和Beta2的不同而導致，還是我沒有准確地理解這個問題。比如下面這個例子（來自Gozer the Destructor）在Beta2環境下無法通過：

class X

{

public X(int n)

{

this.n = n;

}

~X()

{

System.Console.WriteLine("~X() {0}", n);

}

public void Dispose()

{

Finalize();//此行代碼在Beta2環境中出錯！編譯器提示，不能調用Finalize，可考慮調用Idisposable.Dispose（如可用）

System.GC.SuppressFinalize(this);

}

private int n;

};

class main

{

static void f()

{

X x1 = new X(1);

X x2 = new X(2);

x1.Dispose();

}

static void Main()

{

f();

System.GC.Collect();

System.GC.WaitForPendingFinalizers();

}

};

而該文聲稱會有如下輸出：

~X() 1

~X() 2

why？】

對於某些對象來說，你可能寧願讓你的客戶調用Close方法（例如，對於文件對象來說，Close比Dispose更妥貼）。那你可以通過創建一個private的Dispose方法和一個public的Close方法，並且在Close裡調用Dispose。

因為你並不能肯定客戶將調用Dispose，並且終結器是不確定的（你無法控制什麼時候運行GC），C#提供了using語句以確保盡可能早地調用Dispose。這個語句用於聲明你正在使用什麼對象，並且用花括號為這些對象創建一個作用域。當到達“}”J時，對象的Dispose方法將被自動調用：

using System.Drawing;

class Tester

{

public static void Main()

{

using (Font theFont = new Font("Arial", 10.0f))

{

// 使用theFont

} // 編譯器為theFont調用Dispose

Font anotherFont = new Font("CourIEr",12.0f);

using (anotherFont)

{

// 使用 anotherFont

} // 編譯器為anotherFont調用Dispose

}

}

在上例的第一部份，theFont對象在using語句內創建。當using語句的作用域結束，theFont對象的Dispose方法被調用。例子第二部份，在using語句外創建了一個anotherFont對象，當你決定使用anotherFont對象時，可將其放在using語句內，當到達using語句的作用域尾部時，對象的Dispose方法同樣被調用。

using 語句還可保護你處理未曾意料的異常，不管控制是如何離開using語句的，Dispose都會被調用，就好像那兒有個隱式的try-catch-finally程序塊。

陷阱三.C#區分值類型和引用類型

和C++一樣，C#是一個強類型語言。並且象C++一樣，C#把類型劃分為兩類：語言提供的固有（內建）類型和程序員定義的用戶自定義類型【譯注：即所謂的UDT】。

除了區分固有類型和用戶自定義類型外，C#還區分值類型和引用類型。就象C++裡的變量一樣，值類型在棧上保存值（除了嵌在對象中的值類型）。引用類型變量本身位於棧上，但它們所指向的對象則位於堆上，這很象C++裡的指針【譯注：這其實更象C++裡的引用J】。當被傳遞給方法時，值類型是傳值（做了一個拷貝）而引用類型則按引用高效傳遞。

類和接口創建引用類型【譯注：這個說法有點含糊，不能直接創建接口類型的對象，也並不是每一種類類型都是可以的，但可以將它們派生類的實例的引用賦給它們（說到“類類型”，不由得想起關於“型別”一詞的風風雨雨J）】，但要謹記（參見陷阱五）：和所有固有類型一樣，結構也是值類型。

【譯注：可參見陷阱五的例子】

陷阱四.警惕隱式裝箱

裝箱和拆箱是使值類型（如整型等）能夠象引用類型一樣被處理的過程。值被裝箱進一個對象，隨後的拆箱則是將其還原為值類型。C#裡的每一種類型包括固有類型都是從object派生下來並可以被隱式轉換為object。對一個值進行裝箱相當於創建一個對象，並將該值拷貝入該對象。

裝箱是隱式進行的，因此，當需要一個引用類型而你提供的是值類型時，該值將會被隱式裝箱。裝箱帶來了一些執行負擔，因此，要盡可能地避免裝箱，特別是在一個大的集合裡。

如果要把被裝箱的對象轉換回值類型，必須將其顯式拆箱。拆箱動作分為兩步：首先檢查對象實例以確保它是一個將被轉換的值類型的裝箱對象，如果是，則將值從該實例拷貝入目標值類型變量。若想成功拆箱，被拆箱的對象必須是目標值類型的裝箱對象引用。

using System;

public class UnboxingTest

{

public static void Main()

{

int i = 123;

//裝箱

object o = i;

// 拆箱 (必須顯式進行)

int j = (int) o;

Console.WriteLine("j: {0}", j);

}

}

如果被拆箱的對象為null或是一個不同於目標類型的裝箱對象引用，那將拋出一個InvalidCastException異常。【譯注：此處說法有誤，如果正被拆箱的對象為null，將拋出一個System.NullReferenceException而不是System.InvalidCastExcepiton】

【譯注：關於這個問題，我在另一篇譯文（A Comparative OvervIEw of C#中文版(上篇)）裡有更精彩的描述J】

陷阱五.C#中結構是大不相同的

C++中的結構幾乎和類差不多。在C++中，唯一的區別是結構【譯注：指成員】缺省來說具有public訪問（而不是private）級別並且繼承缺省也是public（同樣，不是private）的。有些C++程序員把結構當成只有數據成員的對象，但這並不是語言本身支持的約定，而且這種做法也是很多OO設計者所不鼓勵的。

在C#中，結構是一個簡單的用戶自定義類型，一個非常不同於類的輕量級替代品。盡管結構支持屬性、方法、字段和操作符，但結構並不支持繼承或析構器之類的東西。

更重要的是，類是引用類型，而結構是值類型（參見陷阱三）。因此，結構對表現不需要引用語義的對象就非常有用。在數組中使用結構，在內存上會更有效率些，但若在集合裡，就不是那麼有效率了—集合需要引用類型，因此，若在集合中使用結構，它就必須被裝箱（參見陷阱四），而裝箱和拆箱需要額外的負擔，因此，在大的集合裡，類可能會更有效。

【譯注：下面是一個完整的例子，它同時還演示了隱式類型轉換，請觀察一下程序及其運行結果J

using System;

class RyTestCls

{

public RyTestCls(int AInt)

{

this.IntFIEld = AInt;

}

public static implicit Operator RyTestCls(RyTestStt rts)

{

return new RyTestCls(rts.IntFIEld);

}

private int IntFIEld;

public int IntProperty

{

get

{

return this.IntFIEld;

}

set

{

this.IntFIEld = value;

}

}

}

struct RyTestStt

{

public RyTestStt(int AInt)

{

this.IntFIEld = AInt;

}

public int IntFIEld;

}

class RyClsSttTestApp

{

public static void ProcessCls(RyTestCls rtc)

{

rtc.IntProperty = 100;

}

public static void ProcessStt(RyTestStt rts)

{

rts.IntFIEld = 100;

}

public static void Main()

{

RyTestCls rtc = new RyTestCls(0);

rtc.IntProperty = 200;

ProcessCls(rtc);

Console.WriteLine("rtc.IntProperty = {0}", rtc.IntProperty);

RyTestStt rts = new RyTestStt(0);

rts.IntFIEld = 200;

ProcessStt(rts);

Console.WriteLine("rts.IntField = {0}", rts.IntFIEld);

RyTestStt rts2= new RyTestStt(0);

rts2.IntFIEld = 200;

ProcessCls(rts2);

Console.WriteLine("rts2.IntField = {0}", rts2.IntFIEld);

}

}

以上程序運行結果為：

rtc.IntProperty = 100

rtc.IntFIEld = 200

rts2.IntFIEld = 200

】