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C#箴言:用靜態構造函數初始化靜態成員

編輯:關於C#

編寫程序的時候難免要使用到靜態成員,由於靜態成員的訪問是脫離類型對象的,所以使用非靜態構造函數,私有方法或者一些其他方法都是不合理的。.Net提供了成員初始化語句和靜態構造函數來初始化靜態成員。

根據上一個單元,我們可以知道靜態成員的初始化語句會早於靜態構造函數執行,其次還知道成員初始化語句的好處和一些限制。這裡要提的一點就是,靜態構造函數和實例構造函數之間的區別,因為靜態構造函數是由CLR調用執行的,所以靜態構造函數只能是一個,同時不能還有參數。那麼靜態構造函數相對於成員初始化的一些弊端都不復存在。

此外,對於成員初始化最大的問題,就是異常無法捕獲,可能對於普通成員來說,還可以在構造類型對象的時候加上try-catch;而對於靜態成員來說,有時無法確定哪一個類型訪問語句會先執行,如果對每個使用類型的地方都加上try-catch,會降低程序可讀性。但如果把這種異常散發出去,會導致整個程序崩潰。那麼使用靜態構造函數就能比較好的捕獲異常,並進行異常處理。

對於靜態成員初始化語句和靜態構造函數一個對比大致如下。

  簡便性 安全性 異常處理 靜態成員初始化 最簡便 比較安全 非常難 靜態構造函數 比較簡便 最安全 容易

那麼到底用什麼方法來初始化靜態成員呢,給出以下兩點建議:

第一就是簡單靜態成員,例如類型為值類型等,使用成員初始化語句來完成;

第二靜態成員初始化比較復雜,或者有可能出現異常,那麼用靜態構造函數來完成。

本單元的內容基本上講完了,現在說說靜態成員最主要的一個應用“Singleton”,就是保證此類型的對象唯一性。其實實現很簡單,如下就舉一個簡單的例子。

public class MySingleton
{
 private static readonly MySingleton _theOneAndOnly;
 static MySingleton()
 {
  _theOneAndOnly = new MySingleton();
 }
 public static MySingleton TheOnly
 {
  get{ return _theOneAndOnly; }
 }
 /// <summary>
 /// Private constructor to avoid object created from outside
 /// </summary>
 private MySingleton()
 {}
}

對於靜態成員何時被初始化,其實仔細看我上一個單元所說的對象構造步驟就可以分析出來。可能看起來比較抽象,尤其在分析嵌套關系的時候,現在就舉一個例子來進行說明。

class A
{
 public static int X = B.Y;
 static A()
 {
  ++X;
 }
}
class B
{
 public static int Y = A.X;
 static B()
 {
  ++Y;
 }
}

那麼大家先猜猜如下調用輸出結果是什麼。

Debug.WriteLine( A.X.ToString() );
Debug.WriteLine( B.Y.ToString() );

其結果是“2,1”,也就是A.X的值為2,而B.Y的值為1。

分析此類問題,只要記住三點就行了。

第一代碼的執行順序,代碼在前的先執行;

第二靜態成員初始化語句要先於靜態構造函數執行;

第三靜態成員初始化語句與靜態構造函數只執行一次。

如果了解這三點,接下來就分析為什麼會出現上面的結果。

當調用到第一條語句的時候,

Debug.WriteLine( A.X.ToString() );

首先是訪問A這個類型,那麼要對A這個類型的靜態成員進行初始化,其次如果有靜態構造函數,需要調用它。

對於A的靜態成員只有“X”,按照上一單元的過程,先給其分配空間,並輔以0來初始化,其次調用其對應的成員初始化語句來初始化這個靜態成員。

那麼它的成員初始化語句是“X = B.Y”,那麼需要訪問“B.Y”來初始化X這個靜態成員。

對於“B.Y”的訪問,就是訪問B類型,也是和訪問A一樣,首先對這個類型的靜態成員進行初始化,其次如果有靜態構造函數,需要調用它。而B的靜態成員只有“Y”,先給其分配空間,並輔以0來初始化,其次調用其對應的成員初始化語句來初始化這個靜態成員。

那麼對於“Y = A.X”成員初始化語句,由於此時不是第一次訪問類型A,所以不再進行靜態成員初始化和靜態構造函數的調用,對於“A.X”的訪問是直接訪問。此時“A.X”的值為0,那麼Y的值也為0;接著執行B的靜態構造函數,這樣處理後Y的值為1。

那麼對於A中的成員初始化語句“X = B.Y”,到此就執行完了,此時A類型中的X與B類型中的Y都是一樣的,值為1。不過B中的靜態成員初始化語句和靜態構造函數都執行過了,而A中的靜態構造函數還未執行。因此經過A的靜態構造函數處理,A的X值為2,這也就是最後顯示的結果。

分析過程看起來很繞,其實只要把握我前面所說的三個原則,那麼在復雜的問題也一樣分析

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