2.背包物品系统设计与实现

29.总结

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29.1 知识点

学习的主要内容

强调

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29.2 核心要点速览

封装

类 和 对象

• 类：模板/类型，定义特征（成员变量）、行为（成员方法）以及构造/析构等。
• 对象：类的实例，引用类型，必须 new（或声明为 null）。

成员变量

• 用途：描述对象特征。
• 位置：类体内，任意类型，任意数量。
• 默认值：值类型 = 0/false，引用类型 = null。
• 访问：由访问修饰符 (public/private/protected) 控制。

成员方法

• 用途：描述对象行为。
• 规则：写在类体内；不用 static；通过实例调用；可有任意参数和返回值。

构造 / 析构

• 构造函数

  • 名称同类，无返回值，可重载。
  • 用于初始化成员；有参顶掉默认无参；可用 this(...) 链接重用。

• 析构函数

  • ~ClassName()，无参数，无修饰符。
  • GC 回收对象时调用，C# 中少用。

C#垃圾回收机制

1. 自动回收：对象无引用时，GC自动回收内存，无需手动释放。
2. 分代策略：
   • 第0代：新对象（优先回收）
   • 第1代：短期存活对象
   • 第2代：长期存活对象（如静态变量）
3. 触发条件：内存不足、手动调用GC.Collect()或系统压力大时。
4. 回收流程：
   • 标记：从根对象遍历标记可达对象。
   • 清除：回收未标记对象。
   • 压缩：整理内存碎片。
5. 优势：防内存泄漏，简化开发。
6. 注意：
   • 非托管资源（如文件句柄）需用using或Dispose()手动释放。
   • 频繁GC影响性能，避免过度创建对象。

成员属性 (Properties)

• 用途：包装字段，添加 get/set 逻辑，保护成员变量。

• 语法：

  public Type Name {
    get { … }  
    set { … }  // value 代表外部赋值
  }
  

• 可选：get/set 可单独存在；可加访问修饰符；支持自动属性：public int X { get; private set; }.

索引器 (Indexers)

• 用途：让对象像数组一样用 obj[index] 访问内部集合。

• 语法：

  public ElementType this[int index] {
    get { … }  
    set { … }
  }
  

• 可重载：参数数量/类型不同视为不同签名。

静态成员 & 静态类

• 静态成员：static 修饰字段、方法、属性等，程序启动即分配，用法：ClassName.Member。
• 静态类：只能包含静态成员，不能实例化，常作工具类。
• 静态构造：static ClassName() { … }，无修饰符、无参数，仅调用一次，用于初始化静态成员。

拓展方法 (Extension Methods)

• 作用：为现有类型“添砖加瓦”地增加方法，无需继承或修改原类型。

• 要求：在静态类中写静态方法，首个参数加 this，指明要扩展的类型。

• 语法：

  public static void SpeakValue(this int value)
  {
  }
  

运算符重载

• 关键词：public static 返回类型 operator 符号(…)。
• 作用：让自定义类型支持 +、-、== 等操作符。
• 注意：必须实现为静态方法；条件运算符需成对；不可使用 ref/out。

内部类 & 分部类/分部方法

• 内部类：在一个类内部定义另一个类，用于表示紧密关联的类型；访问时 Outer.Inner。
• 分部类：partial class，同一类型可分散声明于多个文件，访问修饰符一致，成员不重复。
• 分部方法：partial void MethodName(); 与其实现分离，只能 void、无访问修饰符，局限性大。

继承

继承基本规则

• 概念：子类可继承父类所有公共与受保护成员（字段、方法、属性）。

• 语法：

  class Sub : Base { … }
  

• 特点：

  • 单根性：只能继承一个直接父类。
  • 传递性：可链式继承祖先类的成员。

• 访问修饰符影响：

  • public → 内外皆可访问
  • protected → 自身及子类可访问
  • private → 仅自身可访问
  • internal → 同程序集可访问

• 示例：

  class Teacher { protected int id; public void Speak(){} }
  class Lecturer : Teacher { public void Teach(){} }
  class SeniorLecturer : Lecturer { /* 可直接用 id/Speak/Teach */ }
  

继承中的构造函数

• 执行顺序：

  1. 最远祖先类（顶级父类）无参 / 指定构造
  2. 逐级向下：父类 → 子类 …

• base 调用：

  • 子类可在构造签名上显式调用父类某个构造：

    public Sub(int x) : base(x) { … }
    

  • 若不显式 base(...)，则自动调用父类无参构造，故无参构造务必保留或补写。

里氏替换原则 (LSP)

• 核心：任何父类能出现的地方，子类都可替代。

• 表现：可用父类类型的变量或容器存放子类实例。

• 示例：

  GameObject obj = new Player();
  GameObject[] list = { new Player(), new Monster(), new Boss() };
  

类型判断与转换 (is / as)

• **is**：检查对象是否可视为某类型 → 返回 bool。

• **as**：尝试将对象转换为某类型 → 成功返回实例，失败返回 null。

• 示例：

  if (obj is Player) 
     (obj as Player).Attack();
  

万物之父 (object)

• 概念：所有类型（值与引用）的基类。

• 用途：不确定类型时用作参数或容器。

• 示例：

  object o1 = 123;     // 装箱
  object o2 = "abc";   // 引用
  int x = (int)o1;     // 拆箱
  string s = o2 as string;
  

装箱与拆箱

• 装箱：将值类型复制到堆上，生成引用类型实例。
• 拆箱：将堆上已装箱的值类型提取回栈。
• 性能：涉及堆→栈／栈→堆复制，频繁使用会有开销。

密封类 (sealed)

• 概念：用 sealed 修饰的类，禁止被继承。

• 语法：

  sealed class MyClass { … }
  

• 作用：确保设计不再被扩展，增强安全与规范。

多态

多态基本概念 (Polymorphism)

• 定义：同一父类引用调用同名方法，执行子类不同实现
• 关键词：virtual（基类）、override（子类）、base（调用父级逻辑）
• 好处：父类容器存放不同子类，调用统一接口即可实现不同表现

抽象类 & 抽象方法

• 抽象类：abstract class，不能实例化，可含抽象和虚方法
• 抽象方法：public abstract void M(); 无实现，子类必须 override
• 虚方法：public virtual void M(){} 可选覆写
• 用途：在框架设计中定义“必须由子类实现”的接口模板

接口 (Interface)

• 本质：纯“行为规范”声明，无字段，仅方法/属性/索引器/事件签名

• 继承：类可继承多个接口；接口可继承接口

• 实现：必须公开实现所有成员；支持显示实现解决同名冲突：

  void IFirst.M() {…}  void ISecond.M() {…}
  

• 用途：解耦行为，与类继承并行实现多重职责

密封类 & 密封方法

• 密封类：sealed class C {} → 禁止任何派生
• 密封方法：public sealed override void M(){} → 在覆写后锁定，不再可重写
• 用途：阻止不当继承或覆写，强化安全和稳定性

面向对象关联知识点

命名空间 (Namespace)

• 作用：组织、分组、避免命名冲突，类似工具包

• 声明：

  namespace MyGame { class A { } }
  namespace MyGame.UI { class Image { } }
  

• 引用：

  using MyGame;
  var o = new GameObject();
  // 或显式指定全名
  var o2 = new MyGame.GameObject();
  

• 同名类：不同命名空间可有同名类，必须 using + 命名空间或全名区分

• 嵌套命名空间：

  namespace MyGame { namespace UI { class Image { } } }
  using MyGame.UI;
  

object 类型核心成员

成员	功能
Equals(a,b)	静态：按左侧对象逻辑比较相等；实例：可重写自定义相等规则
ReferenceEquals	静态：判断引用是否相同（值类型永 false）
GetType()	返回运行时类型 Type，反射基础
MemberwiseClone	浅拷贝：值类型复制，引用类型仍指向同一对象
ToString()	虚：返回字符串，可重写定义格式；默认打印 Namespace.ClassName

string 核心方法

• 不可变：每次变更都产生新实例 → 若频繁拼接用 StringBuilder
• 索引访问：s[i]
• 查找：IndexOf, LastIndexOf
• 截取/移除：Substring, Remove
• 替换：Replace
• 分割：Split→string[]
• 格式化：Format("{0}{1}",…)
• 大小写：ToUpper(), ToLower()

StringBuilder（高效可变字符串）

• 用途：频繁增删改字符时，减少内存分配

• 容量：Capacity 自动翻倍扩容；可在构造时指定初始容量

• 常用方法:

  • Append / AppendFormat 添加
  • Insert 插入
  • Remove 删除
  • 索引器 sb[i] 读写
  • Replace 替换
  • Clear 清空
  • Equals 比较内容

结构体 vs 类

特性	结构体 (struct)	类 (class)
类型	值类型	引用类型
存储	栈	堆
继承	不能继承，只能实现接口	支持继承、多态
构造函数	不可定义无参；自定义有参不顶掉默认	可多重重载，有参顶掉默认需显式补无参
成员初始值	声明时不可赋初值	可赋初值
访问修饰符	无 protected	支持全部访问级别
静态成员	不支持	支持
自身字段引用	不能声明自身类型字段	可声明且不必初始化

• 选用：数据小且多次复制不影响原值时用结构体；需继承、多态或大型对象用类

抽象类 vs 接口

特性	抽象类 (abstract class)	接口 (interface)
实例化	❌	❌
成员变量	✅	❌
构造函数	✅	❌
多继承	不支持（单继承）	支持（可继承多接口）
方法实现	可含抽象方法 & 虚方法 & 普通方法	仅声明，无实现
访问修饰符	支持全等级	默认 public，不建议写其他
何时用	表示对象抽象，共享字段+方法→子类实现	表示行为规范，可混入多功能

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