C#屬性、特性和反射的應(yīng)用研究

陳翠娥 王學(xué)伶

（1.長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.國網(wǎng)河北保定供電公司，河北 保定 071051）

1 引言

C#是一種編程語言，它是為生成在.NET Framework上運行的各種應(yīng)用程序而設(shè)計的。C#語言簡單、功能強大、類型安全，而且是面向?qū)ο蟮?。C#憑借在許多方面的創(chuàng)新，在保持C語言風(fēng)格的表現(xiàn)力和雅致特征的同時，實現(xiàn)了應(yīng)用程序的快速開發(fā)。C#的屬性（Properties）、特性（Attributes）、反射（Reflection）等功能在學(xué)習(xí)的時候較難理解。本文探索這幾個功能及應(yīng)用，以幫助讀者深入理解C#的這幾個獨特功能。

2 屬性（Properties）

屬性是一種成員，它提供靈活的機制來讀取、寫入或計算私有字段的值。屬性可用作公共數(shù)據(jù)成員，但它們實際上是稱為“訪問器”的特殊方法。這樣可以輕松訪問數(shù)據(jù)，還有助于提高方法的安全性和靈活性。

如下所示的代碼段展示了屬性的應(yīng)用：

屬性使用時要注意幾個地方：

（1）屬性是允許類公開獲取和設(shè)置值的公共方法，而隱藏了實現(xiàn)或驗證代碼。

（2）get屬性訪問器用于返回屬性值，而set訪問器用于分配新值，這些訪問器可以具有不同的訪問級別，如public int Hour{get{return hour;}protected set{hour=value;}}

（3）value關(guān)鍵字用于定義由set訪問器分配的值。

（4）不實現(xiàn)set訪問器的屬性均為只讀。

（5）對于不需要任何自定義訪問器代碼的簡單屬性，請考慮選擇使用自動實現(xiàn)的屬性的選項，如public int Hour{get;set;}

3 元數(shù)據(jù)（Metadata）

元數(shù)據(jù)是有關(guān)在程序中定義的類型的信息。所有的.NET程序集都包含指定的一組元數(shù)據(jù)，這些元數(shù)據(jù)描述在程序集中定義的類型和類型成員。

元數(shù)據(jù)用以對存儲在公共語言運行時可移植可執(zhí)行文件(PE)文件或存儲在內(nèi)存中的程序進行描述。將C#代碼編譯為PE文件時，便會將元數(shù)據(jù)插入到該文件的一部分中，而將代碼轉(zhuǎn)換為Microsoft中間語言(MSIL)并將其插入到該文件的另一部分中。在模塊或程序集中定義和引用的每個類型和成員都將在元數(shù)據(jù)中進行說明。當執(zhí)行代碼時，運行時將元數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中，并引用它來發(fā)現(xiàn)有關(guān)代碼的類、成員、繼承等信息。元數(shù)據(jù)以非特定語言的方式描述在代碼中定義的每一類型和成員。通過MSIL反匯編工具打開可執(zhí)行文件，可以查看到完整的元數(shù)據(jù)信息。元數(shù)據(jù)存儲以下信息：

（1）程序集的說明

①標識（名稱、版本、區(qū)域性、公鑰）

②導(dǎo)出的類型

③該程序集所依賴的其他程序集

④運行所需的安全權(quán)限

（2）類型的說明

①名稱、可見性、基類和實現(xiàn)的接口

②成員（方法、字段、屬性、事件、嵌套的類型）

（3）屬性

修飾類型和成員的其他說明性元素

4 特性（Attributes）

特性和屬性是完全不同的兩種機制，屬性用作類的成員，而特性是為應(yīng)用程序提供元數(shù)據(jù)信息的一種機制。特性提供功能強大的方法，用以將元數(shù)據(jù)或聲明信息與代碼（程序集、類型、方法、屬性等）相關(guān)聯(lián)。特性與程序?qū)嶓w關(guān)聯(lián)后，即可在運行時使用名為“反射”的技術(shù)查詢特性。特性有如下特點：

（1）特性可向程序中添加元數(shù)據(jù)；

（2）可以添加自定義特性，以指定所需的任何附加信息；

（3）可以將一個或多個特性應(yīng)用到整個程序集、模塊或較小的程序元素（如類和方法）；

（4）特性可以與方法和屬性相同的方式接受參數(shù)；

（5）程序可以使用反射檢查自己的元數(shù)據(jù)或其它程序內(nèi)的元數(shù)據(jù)。

特性可以放置在幾乎所有的聲明中。在C#中，特性的指定方法為：將括在方括號中的特性名置于其應(yīng)用到的實體的聲明上方?？赏ㄟ^下列過程將特性應(yīng)用到代碼元素：

（1）定義新特性，或者通過從.NET Framework導(dǎo)入特性的命名空間，使用預(yù)定義特性，如Conditional、WebMethod、DllImport、Obsolete等特性；

（2）在緊鄰代碼元素之前放置特性，從而將該特性應(yīng)用于代碼元素；

（3）為特性指定位置參數(shù)和命名參數(shù)。

如上所示的代碼段示例了預(yù)定義屬性O(shè)bsolete的使用方法，上例中第2個參數(shù)為false，在Main方法中調(diào)用A()將出現(xiàn)警告，如果為true，則會出現(xiàn)語法錯。

下文將通過“編寫代碼實現(xiàn)添加漏洞修復(fù)報告”示例來說明自定義特性的應(yīng)用。

如上所示的代碼段聲明了一個自定義特性類BugFixingAttribute，它必須繼承Attribute類，此例中包括定位參數(shù)（必須）和命名參數(shù)（可選）。

如上所示的代碼段在類和方法上應(yīng)用了自定義特性。編寫以下測試代碼進行加法運算，程序運行后，特性即保存至可執(zhí)行文件中，可以通過反射查詢。

5 反射（Reflection）

.Net的應(yīng)用程序由以下幾個部分組成：程序集（Assembly）、模塊（Module）、類型（class）。反射提供一種編程的方式，讓程序員可以在程序運行時獲得這幾個組成部分的相關(guān)信息。例如，通過反射可以在運行時獲得.NET中的每一個類型（包括類、結(jié)構(gòu)、委托、接口和枚舉等）的成員，包括方法、屬性、事件，以及構(gòu)造函數(shù)等，還可以獲得每個成員的名稱、限定符和參數(shù)等等。可以使用反射動態(tài)創(chuàng)建類型的實例，將類型綁定到現(xiàn)有對象，或從現(xiàn)有對象獲取類型并調(diào)用其方法或訪問其字段和屬性。例如，如果獲得了構(gòu)造函數(shù)的信息，即可直接創(chuàng)建對象，即使這個對象的類型在編譯時還不知道。

實現(xiàn)反射需要使用到如下類：Assembly、Type、MethodInfo、FieldInfo、EventInfo等，這些類都包含在System.Reflection命名空間下。其中Assembly類可以定義和加載程序集，加載在程序集清單中列出模塊，以及從此程序集中查找類型并創(chuàng)建該類型的實例。Type類可以獲得對象的類型信息，此信息包含對象的所有要素：方法、構(gòu)造器、屬性等等，通過Type類可以得到這些要素信息，并且調(diào)用之。MethodInfo包含方法的信息，通過這個類可以得到方法的名稱、參數(shù)、返回值等，并且可以調(diào)用之。

反射在下列情況下很有用：

（1）當需要訪問程序元數(shù)據(jù)中的特性時；

（2）檢查和實例化程序集中的類型；

（3）在運行時構(gòu)建新類型；

（4）執(zhí)行后期綁定，訪問在運行時創(chuàng)建的類型的方法。

下面的代碼段通過反射查看前面例題中的特性，代碼中使用到了Type類及GetCustomAttributes()方法、GetMethods()方法，MethodInfo類。

反射提供了以上文字描述中的功能，但是反射也不是萬能的。使用反射時要注意以下幾點：

（1）現(xiàn)實應(yīng)用程序中很少需要使用反射類型；

（2）使用反射動態(tài)綁定需要犧牲性能；

（3）有些元數(shù)據(jù)信息是不能通過反射獲取的；

（4）某些反射類型是專門為那些CLR開發(fā)編譯器開發(fā)的，所以你要意識到不是所有的反射類型都是適合所有需求的。

6 總結(jié)

本文作者在多年教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)初學(xué)者對C#中屬性、特性和反射的理解比較困難，因此撰寫本文從實際應(yīng)用的角度出發(fā)通過具體示例簡要地介紹了它們的原理和機制。

[1]史浩.VS C#泛型、多態(tài)及反射[J].福建電腦，2014，(11).

[2]王毅.淺析C#反射機制應(yīng)用及效率[J].大科技，2013，(9).

[3]郭慶華，朱戰(zhàn)立.利用C#.Net反射技術(shù)實現(xiàn)軟件界面動態(tài)存儲[J].電腦知識與技術(shù)，2010，(1).