C++程序员转向C#时的十大陷阱

作者: geekzl管理员 发布时间: 2021-02-25 00:02:43 455 人阅读   百度未收录

C++程序员转向C#时的十大陷阱

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

撰文/Jesse Liberty, 编译/荣耀


C# 和 C++的语法很相像, 但很多语法上的改变是小而琐细的。有一些改变衬于粗心的C++ 程序员来说是潜在的陷阱。本文将集中阐述十个最大的危险。

关键词:
C++, C#, 陷阱

【译序:C#入门文章。请注意:所有程序调试环境为Microsoft Visual Studio.NET 7.0 Beta2和 Microsoft .net framework SDK Beta2。限于译者时间和能力,文中倘有讹误,当以英文原版为准】

在最近发表于《MSDN Magazine》(2001年7月刊)上的一篇文章里,我讲了“从C++转移到C#,你应该了解些什么?”。【译注:这篇文章的中文版可查阅《程序员》杂志.NET专刊】。在那篇文章里,我说过C#和C++的语法很象,转移过程中的困难并非来自语言自身,而是对受管制的.NET环境的适应和对庞大的.NET框架的理解。

我已经编辑了一个C++和C#语法不同点的列表(可在我的web站点上找到这个列表。在站点上,点击Books可以浏览《Programming C#》,也可以点击FAQ看看)。正如你所意料的,很多语法上的改变是小而琐细的。有一些改变对于粗心的C++程序员来说是潜在的陷阱,本文将集中阐述十个最大的危险。

我已经编辑了一个C++和C#语法不同点的列表(可在 我的web站点上找到这个列表。在站点上,点击Books可以浏览《Programming C#》,也可以点击FAQ看看)。正如你所意料的,很多语法上的改变是小而琐细的。有一些改变对于粗心的C++程序员来说是潜在的陷阱,本文将集中阐述十个最大的危险。

陷阱1.非确定终结和C#析构器

理所当然,对于大多数C++程序员来说,C#中最大的不同是垃圾收集。这就意味着你不必再担心内存泄漏以及确保删除指针对象的问题。当然,你也就失去了对何时销毁对象的精确控制。实际上,C#中没有显式的析构器。

如果你在处理一个未受管制的资源,当你用完时,你需要显式地释放那些资源。资源的隐式控制可通过提供一个Finalize方法(称为终结器),当对象被销毁时,它将被垃圾收集器调用。

终结器只应该释放对象携带的未受管制的资源,而且也不应该引用别的对象。注意:如果你只有一些受管制的对象引用那你用不着也不应该实现Finalize方法—它仅在需处理未受管制的资源时使用。因为使用终结器要付出代价,所以,你只应该在需要的方法上实现(也就是说,在使用代价昂贵的、未受管制的资源的方法上实现)。

永远不要直接调用Finalize方法(除了在你自己类的Finalize里调用基类的Finalize方法外),垃圾收集器会帮你调用它。

C#的析构器在句法上酷似C++的析构器,但它们本质不同。C#析构器仅仅是声明Finalize方法并链锁到其基类的一个捷径【译注:这句话的意思是,当一个对象被销毁时,从最派生层次的最底层到最顶层,析构器将依次被调用,请参见后面给出的完整例子】。因此,以下写法:

~MyClass()
{
  //do work here
}

和如下写法具有同样效果:

MyClass.Finalize()
{
// do work here

base.Finalize();//
}

【译注:上面这段代码显然是错误的,首先应该写为:

 class MyClass

{

 void Finalize()

 {

// do work here

base.Finalize(); //这样也不对!编译器会告诉你不能直接调用基类的Finalize方法,它将从析构函数中自动调用。关于原因,请参见本小节后面的例子和陷阱二的有关译注!

}

}

下面给出一个完整的例子:

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();//强制垃圾收集

GC.WaitForPendingFinalizers();//挂起当前线程,直至处理终结器队列的线程清空了该队列

  Console.WriteLine("GC Completed!");

}

}

以上程序输出结果为:

RyTestChldCls's Destructor

RyTestParCls's Destructor

GC Completed!

注意:在CLR中,是通过重载System.object的虚方法Finalize()来实现虚方法的,在C#中,不允许重载该方法或直接调用它,如下写法是错误的:

class RyTestFinalClass

{

override protected void Finalize() {}//错误!不要重载System.Object方法。

}

同样,如下写法也是错误的:

class RyTestFinalClass

{

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

{

 this.Finalize()//错误!不能直接调用Finalize()

 base.Finalize()//错误!不能直接调用基类Finalize()

}

}
class RyTestFinalClass

{

protected void Finalize() //注意!这个名字和上面不一样,同时,它也不是override的,这是可以的,这样,你就隐藏了基类的Finalize。

{

 this.Finalize()//自己调自己,当然可以了,但这是个递归调用你想要的吗?J

 base.Finalize()//错误!不能直接调用基类Finalize()

}

}

对这个主题的完整理解请参照陷阱二。】

陷阱2.Finalize 和 Dispose

显式调用终结器是非法的,Finalize方法应该由垃圾收集器调用。如果是处理有限的、未受管制的资源(比如文件句柄),你或许想尽可能快地关闭和释放它,那你应该实现IDisposable接口。这个接口有一个Dispose方法,由它执行清除动作。类的客户负责显式调用该Dispose方法。Dispose方式等于是你的客户说“不要等Finalize了,现在就干吧!”。

如果你提供了Dispose方法,你应该禁止垃圾收集器调用对象的Finalize方法—既然要显式进行清除了。为了做到这一点,你应该调用静态方法GC.Suppressfinalize,并传入对象的this指针,你的Finalize方法就能够调用你的Dispose方法。

你可能会这么写:

public void Dispose()
{

 // 执行清除动作

 // 告诉垃圾收集器不要调用Finalize

 GC.SuppressFinalize(this);

}

public override void Finalize()

{

 Dispose();

 base.Finalize();

}

【译注:以上这段代码是有问题的,请参照我在陷阱一中给的例子。微软站点上有一篇很不错的文章(“SCOl/html/deepc10192000.asp">Gozer the Destructor),说法和这儿基本一致,但其代码示例在Microsoft Visual Studio.NET 7.0 Beta2和 Microsoft .NET Framework SDK Beta2都过不了,由于手头没有Beta1比对,所以,现在还不能确定是文章的笔误,还是因为Beta1和Beta2的不同而导致。比如下面这个例子(来自Gozer the Destructor)在Beta2环境下无法通过:

class X

{

public X(int n)

{

  this.n = n;

  }

  ~X()

{

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

}

  public void Dispose()

  {

  Finalize();//此行代码在Beta2环境中出错!编译器提示,不能调用Finalize,可考虑调用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();

}

};

而在该文章里,则声称会有如下输出:

~X() 1

~X() 2

why?

对于某些对象来说,你可能宁愿让你的客户调用Close方法(例如,对于文件对象来说,Close比Dispose更有意义)。那你可以通过创建一个private的Dispose方法和一个public的Close方法,并且在Close里调用Dispose。

因为你并不能肯定客户将调用Dispose,并且终结器是不确定的(你无法控制什么时候运行GC),C#提供了using语句以确保尽可能早地调用Dispose。这个语句用于声明你正在使用什么对象,并且用花括号为这些对象创建一个作用域。当到达“}”J时,对象的Dispose方法将被自动调用:

using System.Drawing;

class Tester

{

 public static void Main()

 {

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

 {

 // 使用theFont

 } // 编译器为theFont调用Dispose

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

 using (anotherFont)

 {

 // 使用 anotherFont

 } // 编译器为anotherFont调用Dispose

 }

}

在上例的第一部份,theFont对象在using语句内创建。当using语句的作用域结束,theFont对象的Dispose方法被调用。例子第二部份,在using语句外创建了一个anotherFont对象,当你决定使用anotherFont对象时,可将其放在using语句内,当到达using语句的作用域尾部时,对象的Dispose方法同样被调用。

using 语句还可保护你处理未曾意料的异常,不管控制是如何离开using语句的,Dispose都会被调用,就好像那儿有个隐式的try-catch-finally程序块。

陷阱3.C#区分值类型和引用类型

和C++一样,C#是一个强类型的语言。并且象C++一样,C#把类型划分为两类:语言提供的固有(内建)类型和程序员定义的用户定义类型【译注:即所谓的UDT】。

除了区分固有类型和用户自定义类型外,C#还区分值类型和引用类型。就象C++里的变量一样,值类型在栈上保存值,除非是嵌在对象中的值类型。引用类型变量本身位于栈上,但它们所指向的对象则位于堆上,这很象C++里的指针【译注:这其实更象C++里的引用J】。当被传递给方法时,值类型是传值(做了一个拷贝)而引用类型则按引用高效传递。

类和接口创建引用类型,但要谨记(参见陷阱五):和所有固有类型一样,结构也是值类型。

【译注:可参见陷阱五的例子】

陷阱4.警惕隐式装箱

装箱和拆箱是使值类型(如整型等)能够象引用类型一样被处理的过程。值被装箱进一个对象,随后的拆箱则是将其还原为值类型。C#里的每一种类型包括固有类型都是从object派生下来并可以被隐式转换为object。装箱一个值相当于创建一个object的实例,并将该值拷贝入该对象。

装箱是隐式进行的,因此,当需要一个引用类型而你提供了一个值类型时,该值将会被隐式装箱。装箱带来了一些执行负担,因此,要尽可能地避免装箱,特别是在一个大的集合里。

如果要把被装箱的对象转换回值类型,必须将其显式拆箱。拆箱动作分为两步:首先检查对象实例以确保它是一个将被转换的值类型的装箱对象,如果是,则将值从该实例拷贝入目标值类型变量。若想成功拆箱,被拆箱的对象必须是目标值类型的装箱对象的引用。

using System;

public class UnboxingTest

{

 public static void Main()

 {

 int i = 123;

 //装箱

 object o = i;

 // 拆箱 (必须显式进行)

 int j = (int) o;

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

 }

}

如果被拆箱的对象为null或是一个不同于目标类型的装箱对象的引用,那将抛出一个InvalidCastException异常。【译注:此处说法有误,如果正被拆箱的对象为null,将抛出一个System.NullReferenceException而不是System.InvalidCastExcepiton】

【译注:关于这个问题,我在另一篇译文(A Comparative Overview of C#中文版(上篇))里有更精彩的描述J】

陷阱5.C#中结构是大不相同的

C++中的结构几乎和类差不多。在C++中,唯一的区别是结构【译注:指成员】缺省来说具有public访问(而不是private)级别并且继承缺省也是public(同样,不是private)的。有些C++程序员把结构当成只有数据成员的对象,但这并不是语言本身支持的约定,而且这种做法也是很多OO设计者所不鼓励的。

在C#中,结构是一个简单的用户自定义类型,一个非常不同于类的轻量级的可选物。尽管结构支持属性、方法、字段和操作符,但结构并不支持继承或析构器之类的东西。

更重要的是,类是引用类型,而结构是值类型(参见陷阱三)。因此,结构对表现不需要引用语义的对象就非常有用。在数组中使用结构,在内存上会更有效率些,但若用在集合里,就不是那么有效率了。集合需要引用类型,因此,若在集合中使用结构,它就必须被装箱(参见陷阱四),而装箱和拆箱需要额外的负担,因此,在大的集合里,类可能会更有效。

【译注:下面是一个完整的例子,它同时还演示了隐式类型转换,请观察一下程序及其运行结果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);

 }

}

以上程序运行结果为:

rtc.IntProperty = 100

rtc.IntField = 200

rts2.IntField = 200

陷阱6.虚方法必须被显式重载

在C#中,如果程序员决定重载一个虚方法,他(她)必须显式使用override关键字。

让我们考察一下这样做的好处。假定公司A写了一个Window类,公司B购买了公司A的Window类的一个拷贝作为基类。公司B的程序员从中派生【译注:原文为...using...,从下文来看,显然是“派生”之意。事实上,使用类的方式还有“组合”(也有说为“嵌入”或“包容”(COM语义)等等),后者不存在下文所描述的问题】出ListBox和RadioButton类。公司B的程序员不知道或不能控制Window类的设计,包括公司A将来对Window类可能做的修改。

现在假定公司B的程序员决定为ListBox加入一个Sort方法:

public class ListBox : Window
{

 public virtual void Sort() {"}

}

这是没有问题的—直到公司A的Window类作者发布了Window类的版本2,公司A的程序员向Window类也加入了一个public的Sort方法:

public class Window
{

 //

 public virtual void Sort() {"}

}

在C++中,Window类新的虚方法Sort将会作为ListBox虚方法的基类方法。当你试图调用Window的Sort时,实际上调用的是ListBox的Sort。C#中虚方法【译注:原文写成virtual function】永远被认为是虚拟调度的根。这就是说,只要C#找到了一个虚方法,它就不会再沿着继承层次进一步寻找了,如果一个新的Sort虚方法被引入Window,ListBox的运行时行为不会被改变。当ListBox再次被编译时,编译器会发出如下警告:

"class1.cs(54,24): warning CS0114: 'ListBox.Sort()' hides inherited member 'Window.Sort()'.

如果要使当前成员重载实现,可加入override关键字。否则,加上new关键字。

如果想要移去这个警告,程序员必须明确指明他的意图。可以将ListBox的Sort方法标为new,以指明它不是对Window的虚方法的重载:

public class ListBox : Window
{

 public new virtual void Sort() {"}

}

这样编译器就不会再警告。另一方面,如果程序员想重载Window的方法,只要显式加上override关键字即可。

陷阱7:不可以在头部进行初始化

C#里的初始化不同于C++。假定你有一个类Person,它有一个私有成员变量age;一个派生类Employee,它有一个私有成员变量salaryLeverl。在C++中,你可以在Employee构造器的成员初始化列表部分初始化salaryLevel:

Employee::Employee(int theAge, int theSalaryLevel):

Person(theAge) // 初始化基类

salaryLevel(theSalaryLevel) // 初始化成员变量

{

 // 构造器体

}

在C#中,这个构造器是非法的。尽管你仍可以如此初始化基类,但对成员变量的初始化将导致一个编译时错误。当然,你可以在成员变量声明处对其赋初始值:

Class Employee : public Person
{

 // 在这儿声明

private salaryLevel = 3; //初始化

}

【译注:以上代码有误。C#中,正确写法如下:

class Employee: Person
{

 private int salaryLevel = 3;

}

注意:你不需要在每一个类声明的后面都加上一个分号,每一个成员都必须要有显式的访问级别声明。

陷阱8.不能把布尔值转换为整型值

在C#中,布尔值(true、false)不同于整型值。因此,不能这么写:

if(someFuncWhichReturnsAValue() )//【译注:假定这个方法不返回布尔值】

也不能指望如果someFuncWhichReturnsAValue返回一个0它将等于false,否则为true。一个好消息是误用赋值操作符而不是相等操作符的老毛病不会再犯了。因此,如果这么写:

if ( x = 5 )

将会得到一个编译时错误,因为x = 5的结果为5,而它不是布尔值。

【译注:以下是C++里一不小心会出的逻辑错误,编译器不会有任何提示L运行得很顺畅,不过结果不是你想要的:

C++:

#include "stdafx.h"

int main(int argc, char* argv[])
{

 int n = 0;

 if (n = 1)//编译器啥都没说L一般推荐写为1 == n,万一写成1 = n编译器都不同意J

 {

  printf("1 ");

 }

 else

 {

  printf("0 ");

 }

 return 0;

}

以上运行结果为1,这未必是你想要的。

C#:

using System;

public class RyTestBoolApp

{

 public static void Main()

 {

 int n = 0;

 if (n = 1)//编译器不同意J无法将int转换成bool

 {

  Console.WriteLine("1");

 }

 else

 {

  Console.WriteLine("0");

 }

 }

}

但是,如果是这种情况:

bool b = false;

if (b = true)

...

不管是C++还是C#都没招L

【译注:C++程序员一般是喜欢这种自由的写法:

if (MyRef)

if (MyInt)

但在C#里,必须写成:

if (MyRef == null)//或if (null == MyRef)

if (MyInt == 0)//或if (0 == MyInt)

等。

陷阱9.switch语句不会“贯穿”

在C#中,case语句不会贯穿到下一句—如果在该case里有代码的话。因此,尽管下面的代码在C++里是合法的,但在C#里则不然:

switch (i)
{

 case 4:

 CallFuncOne();

 case 5: // 错误,不可以贯穿

 CallSomeFunc();

}

为了达到这个目的,你需要显式地使用goto语句:

switch (i)

{

 case 4:

 CallFuncOne();

 goto case 5;

 case 5:

 CallSomeFunc();

}

如果case语句没做任何事(里面没有代码)你就可以贯穿:

switch (i)

{

 case 4: // 可以贯穿

 case 5: // 可以贯穿

 case 6:

 CallSomeFunc();

}

【译注:以下是使用switch的完整例子,它还说明了switch语句支配的类型可以是字符串,并演示了属性的使用方法。

using System;

class RySwitchTest

{

 public RySwitchTest(string AStr)

 {

  this.StrProperty = AStr;

 }

 protected string StrField;

 public string StrProperty

 {

 get

 {

  return this.StrField;

 }

 set

 {

  this.StrField = value;

 }

 }

 public void SwitchStrProperty()

 {

 switch (this.StrProperty)

 {

  case ("ry01"):

  Console.WriteLine("ry01");

  break;

  case ("ry02"):

  Console.WriteLine("ry02"); 

  break; //如果这一行注释掉,编译器会报控制不能从一个case标签(case "ry02":)贯穿到另一个标签,如果你确实需要,可以这么写:goto case ("ry03");或goto default。

  case ("ry03"):

  Console.WriteLine("ry03");

  break;

  default:

  Console.WriteLine("default");

  break;

 }

 }

}

class RySwitchTestApp

{

 public static void Main()

 {

  RySwitchTest rst = new RySwitchTest("ry02");

  rst.SwitchStrProperty();

 }

}

陷阱10.C#需要明确的赋值操作

C#要求必须进行明确地赋值操作,这就意味所有的变量在被使用前必须被赋值。因此,尽管你可以声明未初始化的变量,但在它拥有值之前是不可以被传递到方法的。

这就引出了一个问题—若你仅仅想把变量按引用传递给方法,就象一个“out”参数。例如,假定你有个方法,返回当前的小时、分钟和秒。如果这么写:

int theHour;

int theMinute;

int theSecond;

timeobject.GetTime( ref theHour, ref theMinute, ref theSecond);

将会得到编译错误,因为在使用theHour、theMinute和theSecond前,它们没有被初始化:

Use of unassigned local variable 'theHour'

Use of unassigned local variable 'theMinute'

Use of unassigned local variable 'theSecond'

可以将它们初始化为0或者其它什么无伤大雅的值以让讨厌的编译器安静下来:

int theHour = 0;

int theMinute = 0;

int theSecond = 0;

timeObject.GetTime( ref theHour, ref theMinute, ref theSecond);

但是这种写法太愚蠢!我们的本意不过是想把这些变量按引用传递到GetTime,在其中改变它们的值。为了解决这个问题,C#提供了out参数修饰符。out修饰符避免了对引用参数也需要初始化的需求。例如,为GetTime提供的参数没有提供给方法任何信息,它们仅仅是要从方法里取得信息的机制。因此,把这三个都标记为out参数,就避免了在方法外初始化它们的需要。当从被传入的方法返回时,out参数必须被赋值。这儿是改变后的GetTime参数声明:

public void GetTime(out int h, out int m, out int s)

 {

 h = Hour;

 m = Minute;

 s = Second;

 }

这儿是对GetTime方法的新的调用:

timeObject.GetTime( out theHour, out theMinute, out theSecond);

【译注:完整示例如下:

C#:[例1:使用ref修饰的方法参数]

using System;

class RyRefTest

{

 public RyRefTest()

 {

  this.IntField = 1;

  this.StrField = "StrField";

 }

 protected int IntField;

 protected string StrField;

 public void GetFields(ref int AInt, ref string AStr)

 {

 AInt = this.IntField;

 AStr = this.StrField;

 }

}

class RyRefTestApp

{

 public static void Main()

 {

  RyRefTest rrt = new RyRefTest();

 int IntVar = 0;//如果是int IntVar; 编译器会报使用了未赋值的变量IntVar

 string StrVar = "0";//如果是string StrVar; 编译器会报使用了未赋值的变量StrVar

  rrt.GetFields(ref IntVar, ref StrVar);

  Console.WriteLine("IntVar = {0}, StrVar = {1}", IntVar, StrVar);

 }

}

C#:[例2:使用out修饰的方法参数]

using System;

class RyRefTest

{

 public RyRefTest()

 {

  this.IntField = 1;

  this.StrField = "StrField";

 }

 protected int IntField;

 protected string StrField;

 public void GetFields(out int AInt, out string AStr)

 {

 AInt = this.IntField;

 AStr = this.StrField;

 }

}

class RyRefTestApp

{

 public static void Main()

 {

  RyRefTest rrt = new RyRefTest();

 int IntVar;//这样就可以了,如果写成int IntVar = 0;当然也没问题J

 string StrVar; //这样就可以了,如果写成string StrVar = "0";当然也没问题J

  rrt.GetFields(out IntVar, out StrVar);

  Console.WriteLine("IntVar = {0}, StrVar = {1}", IntVar, StrVar);

 }

}

【译注:如欲了解更多,请参阅A Comparative Overview of C#中文版(上篇)A Comparative Overview of C#中文版(下篇)C#首席设计师Anders Hejlsberg专访。】

来源:
https://web.archive.org/web/20030621085815/http://www.ondotnet.com/pub/a/dotnet/2002/02/11/csharp_traps.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b3419a2010119j2.html



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