Говоря о семантике вызова по ссылке и по значению, следует сделать одно важное уточнение. В объектном программировании, каковым является и программирование на С#, основную роль играют ссылочные типы — мы работаем с классами и объектами. Когда методу передается объект ссылочного типа, то все поля этого объекта могут меняться в методе самым беззастенчивым образом. И это несмотря на то, что объект формально не является выходным, не имеет ключевых слов ref или out, использует семантику вызова по значению. Сама ссылка на объект, как и положено, остается неизменной, но состояние объекта, его поля могут полностью обновиться. Такая ситуация типична и представляет один из основных способов изменения состояния объектов. Именно поэтому ref или out не часто появляются при описании аргументов метода.
Что нужно знать о методах?
Знания формального синтаксиса и семантики недостаточно, чтобы эффективно работать с методами. Рассмотрим сейчас несколько важных вопросов, касающихся различных сторон работы с методами класса.
Почему у методов мало аргументов?
Методы класса имеют значительно меньше аргументов, чем процедуры и функции в классическом процедурном стиле программирования, когда не используется концепция классов. За счет чего происходит уменьшение числа аргументов у методов? Ведь аргументы играют важную роль: они передают методу информацию, нужную ему для работы, и возвращают информацию — результаты работы метода — программе, вызвавшей его.
Все дело в том, что методы класса — это не просто процедуры, это процедуры, обслуживающие данные. Все поля доступны любому методу по определению. Нужно четко понимать, что в момент выполнения программной системы работа идет не с классом, а с объектами — экземплярами класса. Из полей соответствующего объекта — цели вызова — извлекается информация, нужная методу в момент вызова, а работа метода чаще всего сводится к обновлению значений полей этого объекта. Поэтому очевидно, что методу не нужно через входные аргументы передавать информацию, содержащуюся в полях. Если в результате работы метода обновляется значение некоторого поля, то, опять-таки, не нужен никакой выходной аргумент.
Поля класса или функции без аргументов?
Поля хранят информацию о состоянии объектов класса. Состояние объекта динамически изменяется в ходе вычислений — обновляются значения полей. Часто возникающая дилемма при проектировании класса: что лучше — создать ли поле, хранящее информацию, или создать функцию без аргументов, вычисляющую значение этого поля всякий раз, когда это значение понадобится. Решение дилеммы — это вечный для программистов выбор между памятью и временем. Если предпочесть поле, то это приводит к дополнительным расходам памяти. Они могут быть значительными, когда создается большое число объектов — ведь свое поле должен иметь каждый объект. Если предпочесть функцию, то это потребует временных затрат на вычисление значения, и затраты могут быть значительными в сравнении с выбором текущего значения поля.
Если бы синтаксис описания метода допускал отсутствие скобок у функции (метода), в случае, когда список аргументов отсутствует, то клиент класса мог бы и не знать, обращается ли он к полю или к методу. Такой синтаксис принят, например, в языке Eiffel. Преимущество этого подхода в том, что изменение реализации никак не сказывается на клиентах класса. В языке C# это не так. Когда мы хотим получить длину строки, то пишем s.Length, точно зная, что Length — это поле, а не метод класса string. Если бы по каким-либо причинам разработчики класса String решили изменить реализацию и заменить поле Length соответствующей функцией, то ее вызов имел бы вид s.Length().
Пример: две версии класса Account
Проиллюстрируем рассмотренные выше вопросы на примере проектирования классов Account и Account 1, описывающих такую абстракцию данных, как банковский счет. Определим на этих данных две основные операции — занесение денег на счет и снятие денег. В первом варианте — классе Account — будем активно использовать поля класса. Помимо двух основных полей credit и debit, хранящих приход и расход счета, введем поле balance, которое задает текущее состояние счета, и два поля, связанных с последней выполняемой операцией. Поле sum будет хранить сумму денег текущей операции, а поле result — результат выполнения операции. Полей у класса много, и как следствие, у методов класса аргументов будет немного. Вот описание нашего класса:
/// <summary>
/// Класс Account определяет банковский счет. Простейший
/// вариант с возможностью трех операций: положить деньги
/// на счет, снять со счета, узнать баланс. Вариант с полями
/// </summary>
public class Account
{
//закрытые поля класса
int debit=0, credit=0, balance =0;
int sum =0, result=0;
/// <summary>
/// Зачисление на счет с проверкой
/// </summary>
/// <param name="sum">зачисляемая сумма</param>
public void putMoney(int sum)
{
this.sum = sum;
if (sum >0)
{
credit += sum; balance = credit — debit; result =1;
}
else result = -1;
Mes ();
}//putMoney
/// <summary>
/// Снятие со счета с проверкой
/// </summary>
/// <param name="sum"> снимаемая сумма</param>
public void getMoney(int sum)
{
this.sum = sum;
if(sum <= balance)
{
debit += sum; balance = credit — debit; result =2;
}
else result = -2;
Mes ();
}//getMoney
/// <summary>
/// Уведомление о выполнении операции
/// </summary> void Mes()
{
switch (result)
{
case 1:
Console.WriteLine("Операция зачисления денег прошла успешно!");
Console.WriteLine("Сумма={0},
Ваш текущий баланс={1}",sum, balance);
break;
case 2:
Console.WriteLine("Операция снятия денег прошла успешно!");
Console.WriteLine("Сумма={0},
Ваш текущий баланс={1}", sum,balance);
break;
case -1:
Console.WriteLine("Операция зачисления денег не выполнена!");
Console.WriteLine("Сумма должна быть больше нуля!");
Console.WriteLine("Сумма={0},
Ваш текущий баланс={1}", sum,balance);
break;
case -2:
Console.WriteLine("Операция снятия денег не выполнена!");
Console.WriteLine("Сумма должна быть не больше баланса!");
Console.WriteLine("Сумма={0},
Ваш текущий баланс={1}", sum,balance);
break;
default:
Console.WriteLine("Неизвестная операция!");
break;
}
}
}//Account
Как можно видеть, только у методов getMoney и putMoney имеется один входной аргумент. Это тот аргумент, который нужен по сути дела, поскольку только клиент может решить, какую сумму он хочет снять или положить на счет. Других аргументов у методов класса нет — вся информация передается через поля класса. Уменьшение числа аргументов приводит к повышению эффективности работы с методами, так как исчезают затраты на передачу фактических аргументов. Но за все надо платить. В данном случае, усложняются сами операции работы со вкладом, поскольку нужно в момент выполнения операции обновлять значения многих полей класса. Закрытый метод Mes вызывается после выполнения каждой операции, сообщая о том, как прошла операция, и информируя клиента о текущем состоянии его баланса.
