第 10 章：封装

keywords: 封装, 访问修饰符, 属性, 索引器, C#面向对象

封装是面向对象编程的四大基本特性之一。通过封装，我们可以隐藏对象的内部状态，只允许通过特定的方法访问和修改数据，从而保证数据的安全性和一致性。本章将详细介绍封装的概念、访问修饰符、属性及索引器的使用方法。

什么是封装

封装(Encapsulation) 是将对象的状态(字段)和行为(方法)结合在一起，并对外隐藏其内部实现细节的机制。通过封装，我们可以控制数据的访问权限，增强代码的安全性和可维护性。

示例

public class Person
{
    private string name;  // 字段
    public string GetName()  // 方法
    {
        return name;
    }
    public void SetName(string newName)  // 方法
    {
        name = newName;
    }
}

在上面的例子中，name 字段是私有的，只能通过 GetName 和 SetName 方法访问和修改。

访问修饰符

访问修饰符用于控制类成员的可见性。C# 提供了以下几种访问修饰符：

1. public：公共访问，成员可以被任何代码访问。
2. private：私有访问，成员只能在其所属类内部访问。
3. protected：受保护访问，成员可以在其所属类和派生类中访问。
4. internal：内部访问，成员只能在同一程序集内访问。
5. protected internal：受保护内部访问，成员可以在同一程序集内访问，或者在派生类中访问。

示例

public class Car
{
    public string Make { get; set; }  // 公共属性
    private int year;  // 私有字段
    protected int speed;  // 受保护字段
    internal string color;  // 内部字段
    protected internal string model;  // 受保护内部字段
}

属性

属性是用于封装类中字段的一种方法。它们提供了控制字段访问和修改的机制，同时保持了字段的易用性。

示例

public class Rectangle
{
    private double length;  // 私有字段
    private double width;  // 私有字段
    public double Length  // 公共属性
    {
        get { return length; }
        set { length = value; }
    }
    public double Width  // 公共属性
    {
        get { return width; }
        set { width = value; }
    }
    public double Area  // 只读属性
    {
        get { return length * width; }
    }
}

在上面的例子中，Length 和 Width 属性提供了对 length 和 width 字段的访问控制。Area 属性是只读的，它计算并返回矩形的面积。

索引器

索引器使对象可以像数组一样通过索引访问其数据。它们允许类、结构或接口的实例使用数组访问语法来访问数据。

示例

public class ShoppingCart
{
    private List<string> items = new List<string>();
    public string this[int index]  // 索引器
    {
        get { return items[index]; }
        set { items[index] = value; }
    }
    public void AddItem(string item)
    {
        items.Add(item);
    }
    public int ItemCount
    {
        get { return items.Count; }
    }
}

在上面的例子中，ShoppingCart 类定义了一个索引器，使我们可以通过索引访问购物车中的项目。

classDiagram
class ShoppingCart {
  -List<string> items
  +AddItem(string item)
  +int ItemCount
  +string this[int index]
}

本章介绍了封装的概念、不同访问修饰符的使用方法、属性的定义和使用、以及索引器的应用。通过理解和应用封装，我们可以更好地保护数据的完整性，提高代码的可维护性和重用性。在实际开发中，合理使用封装是编写高质量代码的重要技巧。