十、属性（Properties）

CLR #属性

📚 第十章：Properties（属性）

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现在我将重新，严格按照高阶标准来总结这章内容，包括：

• 深度提炼原理和设计动机
• 源码层次的理解（IL / CLR层面）
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📚《CLR via C#》第十章 高阶总结

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✅ 第十章：Properties（属性）

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1. 📌 什么是属性（Properties）

• 属性（Property）本质是方法（getter/setter）的语法糖（Syntax Sugar）。
• 在 CLR 元数据中，属性是通过 PropertyDef 表示，但并没有直接存储值。
• 属性通过访问器方法实现：
  • get_PropertyName()
  • set_PropertyName(Type value)

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🚀 底层示意（IL）：

public int Age { get; set; }

对应的 IL：

.method public hidebysig specialname instance int32 get_Age() { ... }
.method public hidebysig specialname instance void set_Age(int32 'value') { ... }

✅ 注意：访问器方法都标记了 specialname，意味着编译器/工具会特殊对待。

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2. 📌 自动实现属性（Auto-Implemented Properties）

• 让编译器自动生成私有字段，减少样板代码。
• 特点：
  • 快速定义简单的属性
  • 后期可以通过 "refactor" 手动扩展 get/set 逻辑

public string Name { get; set; }

实际上：

private string <Name>k__BackingField;
public string Name {
    get { return <Name>k__BackingField; }
    set { <Name>k__BackingField = value; }
}

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3. 📌 只读属性（Read-Only Properties）

• 仅提供 get，没有 set，使对象具备不可变性（Immutability）特征。
• 可与 构造函数初始化配合使用。

public string Id { get; }
public MyClass(string id) => Id = id;

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4. 📌 属性与字段的根本区别

比较项	属性（Property）	字段（Field）
编译后的表示	方法（get_/set_）	内存块
可控制访问	支持（如只读、延迟加载）	无
兼容性	支持版本兼容	直接暴露，不安全
特性附加	支持加特性 [Attribute]	支持
性能	JIT可能内联简单属性	直接访问

✅ 结论：设计类时推荐优先使用属性，除非需要暴露不可见性。

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5. 📌 索引器（Indexer）

• 本质是带参数的属性，允许对象像数组一样通过 [] 下标访问。

public string this[int index] {
    get { return elements[index]; }
    set { elements[index] = value; }
}

IL对应方法名：

• get_Item(int)
• set_Item(int, value)

基础示例：封装数组

public class WeekDays
{
    private string[] days = new string[7];

    // 定义索引器
    public string this[int index]
    {
        get
        {
            if (index < 0 || index >= days.Length)
                throw new IndexOutOfRangeException("Invalid day index.");
            return days[index];
        }
        set
        {
            if (index < 0 || index >= days.Length)
                throw new IndexOutOfRangeException("Invalid day index.");
            days[index] = value;
        }
    }

    public int Length => days.Length;
}

调用：

var week = new WeekDays();
week[0] = "Sunday";
week[1] = "Monday";

Console.WriteLine(week[0]); // 输出 Sunday
Console.WriteLine(week[1]); // 输出 Monday

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6. 📌 可访问性控制（Access Modifiers）

• get 和 set 可以分别设置不同的访问级别。

public string Name { get; protected set; }

• 应用场景：
  • 外部只能读，子类可写
  • 设计更精细化的 API

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7. 📌 属性设计原则（Architectural Best Practices）

✅ 属性应该：

• 读取快速，无副作用（不能启动复杂逻辑）
• 计算量小（避免I/O，数据库访问）
• 不抛出异常（除非特殊设计）

✅ 不应该：

• 使属性get方法执行复杂任务
• 导致长时间阻塞
• 改变系统状态（属性访问应该是幂等（安全可重复执行）的）

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8. 📌 Mermaid 图示：属性本质结构

flowchart TD A[Property Name] --> B[get_Property Name] A --> C[set_Property Namevalue] B --> D[返回内部字段] C --> E[更新内部字段]

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🧠 面试题

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1️⃣ 属性和字段在CLR内部有什么根本区别？

✅ 答：

• 字段是数据，属性是方法；
• 属性通过 get/set方法暴露，不占直接数据空间；
• 字段直接映射内存，属性可隐藏实现细节，保证兼容性。

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2️⃣ 为什么属性的访问器要用 specialname 标记？

✅ 答：

• specialname 告诉 IL 工具和 CLR，get_X/set_X 是属性访问器；
• 允许编译器和反射 API 自动关联到属性，而不是普通方法。

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3️⃣ 自动属性的Backing Field如何命名？

✅ 答：

• 由编译器生成，通常是 <PropertyName>k__BackingField；
• 属于 Compiler Generated Members，不应该直接访问。

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4️⃣ 索引器与普通属性在 IL 层面的主要区别是什么？

✅ 答：

• 索引器通过 get_Item / set_Item 命名；
• 支持带参数的访问，而普通属性无参数。

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5️⃣ 为什么属性访问应该是无副作用且快速的？

✅ 答：

• 属性语义上是轻量访问（像字段一样）
• 调试器/序列化工具会无意中触发 get，如果有副作用会破坏系统一致性。

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🧹 总结表格

概念	要点
属性本质	访问器方法（get/set）的语法糖
属性 vs 字段	方法 vs 内存块
自动属性	编译器生成 Backing Field
只读属性	只提供 get，不可更改
索引器	参数化属性
设计原则	快速，无副作用，幂等