【C#进阶】C# 特性

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前言

👍 大家好，我是writer桑，前面一章已经学习了 C# 中文件与IO的操作，那本章就开始学习 C# 中特性的使用，希望看完大家能够有所收获，感谢支持！

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1，特性的概念

特性 (Attribute) 是用于在运行时传递程序中各种元素（比如类、方法、结构、组件等）的行为信息的声明性标签。可以使用特性将元数据或声明性信息与代码相关联。一个特性的声明可以通过放置在它所作用的对象上面的方括号（[]）来描述。

1.1 特性的属性

在 C# 中，特性的属性可以总结以下几点：

• 特性向程序添加元数据。元数据就是“描述数据的数据”，在程序中表现为描述类型的相关信息，如编译器指令和注释、描述、方法、类等其他信息。
• 在 C# 程序中，所有类型和成员都会有一组指定的元数据用于描述它们，也允许自定义特性来描述其他任何信息。
• 可以将一个或多个特性应用于整个程序集、模块或较小的程序元素（例如类和属性）。
• 特性也可以像方法和属性一样接收自变量。
• 可以使用反射¹来查看当前程序集或其他程序集的元数据的信息。

1.2 特性的用途

在项目中特性的常见用途包括但不限于以下几点：

1. 在 Web 服务中使用 WebMethod 特性标记方法时，表示该方法应可通过 SOAP 协议²进行调用。
2. 用于描述与本机代码互操作时如何封送方法参数。
3. 描述类、方法和接口的 COM 属性。
4. 从标题、版本、说明或商标方面描述程序集。
5. 通过实时 (JIT) 编译器³控制优化，这样代码就一直都易于调试。

.Net 框架中，提供了两种类型的特性：预定义特性和自定义特性。

2，特性的定义

在 C# 中，特性的定义是使用方括号 ([]) 将特性名称括起来，并放置在特性目标⁴的声明上方已指定特性。可以将特性附加到几乎任何声明中，尽管有些特性会限制有效附加到某些声明的类型。

特性的定义的语法可以总结为如下：

[attribute(positional_parameters, name_parameter = value, …)]
element

• positional_parameters： 表示特性必须具备的信息。
• name_paramete：表示特性可选的信息。
• element： 在这里表示特性目标⁴。

代码示例：

using System; [Serializable]
public class SampleClass
{// 该类型的对象可以被序列化。
}

在此示例中，SerializableAttribute 特性用于将具体特征作用于 SampleCLass 类。

2.1 特性参数

特性参数包括位置参数、未命名参数和已命名参数。其中，位置参数必须以特定的顺序来指定，且不能省略。而命名参数是可选参数，通过名称来指定，可以通过任何顺序来指定。

代码示例：

[DllImport("user32.dll")]
[DllImport("user32.dll", SetLastError=false, ExactSpelling=false)]
[DllImport("user32.dll", ExactSpelling=false, SetLastError=false)]

• 上面的实例中的三个特性都是等同的。
• 第一个参数是位置参数（DLL 名称），始终作为第一个参数出现。
• 位置参数与特性构造函数的参数相对应。而已命名或可选参数与特性的字段或属性相对应。

点击了解更多特性参数的使用。

2.2 特性目标

特性目标指的是应用特性的实体。例如，特性目标可以是类、特定方法或整个程序集。一般情况，特性应用于紧跟在它后面的元素。不过，C# 特性支持显示标识，例如可以显示标识为将特性应用于方法，或者是应用于其参数或返回值。

显示标识特性目标的语法如下：

[target : attribute-list]

• target：表示指定的特性目标值。
• attribute-list：表示要应用的特性列表。

下表展示常用的 target 值：

目标值	适用对象
assembly	整个程序集
module	当前程序集模块
field	类或结构中的字段
event	事件
method	方法或 get 和 set 属性访问器
param	方法参数或 set 属性访问器参数
property	Property（属性）
return	方法、属性索引器或 get 属性访问器的返回值
type	结构、类、接口、枚举或委托

代码示例：

以下示例演示如何将特性应用于方法、方法参数和方法返回值。

// 默认: 应用于方法
[ValidatedContract]
int Method1()
{ return 0; 
}// 显示指定应用于方法
[method: ValidatedContract]
int Method2()
{ return 0; 
}// 应用于参数
int Method3([ValidatedContract] string contract) 
{ return 0; 
}// 应用于返回值
[return: ValidatedContract]
int Method4()
{ return 0; 
}

以下示例演示如何将特性应用于程序集和模式。

using System;
using System.Reflection;[assembly: AssemblyTitleAttribute("Production assembly 4")]
[module: CLSCompliant(true)]

点击了解更多特性目标的使用。

3，预定义特性

所谓的预定义特性就是在 .NET 框架中预先定义好的特性，使得程序代码在编译之前就能被读取。在 .NET 框架中，提供了三种预定义特性，分别为 AttributeUsage 、Conditional 、Obsolete 。

3.1 AttributeUsage

特性 AttributeUsage 是属性使用的意思，用于描述特性类的使用方式。其中包括如何使用一个自定义特性类，以及特性可应用到的项目的类型。注意，使用特性修饰的类 AttributeUsage 必须 System.Attribute 直接或间接派生类，否则将发生编译时错误。

AttributeUsage 特性的语法如下：

[AttributeUsage(validon, AllowMultiple=allowmultiple, Inherited=inherited)]

• 参数 validon 表示可被应用的特性目标值。它是枚举器 AttributeTargets 的值的组合。默认值是 AttributeTargets.All。上述的特性目标中的表格也展示了常用特性目标值。
• 参数 AllowMultiple 是一个可选的，allowmultiple 选项为其提供一个布尔值。如果为 true，则该特性是多用的，如果为 false，则该特性是单用的。默认为 false 表示单用的。
• 参数 Inherited 也是可选的，inherited 选项为其提供一个布尔值。如果为 true，表示则该类可被派生类继承。如果为 false，表示不能被继承。默认为 false 表示不可继承。

代码示例：

using System;// AttributeUsage 特性应用于 ExampleAttribute 类。
[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMultiple = false, Inherited = false)]
public class ExampleAttribute : Attribute
{// 构造函数 public ExampleAttribute(String Description_in){this.description = Description_in;}// description 字段public String description;// Description 属性public String Description{get{return this.description;}}
}

因为上例中的 AttributeUsage 特性的 validon 参数被设置为 AttributeTargets.Class ，所以只能将特性应用于类对象。而不能应用其他对象，例如方法等。示例如下：

[Example("Can be applied to classes")]
public class MyClass
{[Example("Cannot be applied to fields")]    // 错误 public String MyField;
}

代码效果：

上例中的 AllowMultiple 参数为 false ，表示该特性不能被重复应用多次。示例如下：

[Example("Cannot be applied more than once")]
[Example("Cannot be applied more than once")]   // 错误
public class MyClass
{// 类成员....
}

代码效果：

上例中的 Inherited 参数为 false，表示该特性类不能被继承。示例如下：

[Example("BaseClass")]
public class Base
{// 类成员....
}public class Derive : Base
{// 子类成员....
}public class Program
{static void Main(string[] args){// 得到指定类型的Type对象Type BaseType = typeof(Base);Type DeriveType = typeof(Derive);Console.WriteLine(BaseType);     // BaseConsole.WriteLine(DeriveType);   // Derive// 判断当前的方法是否应用了Example特性bool BaseDef = Attribute.IsDefined(BaseType, typeof(ExampleAttribute));bool DriveDef = Attribute.IsDefined(DeriveType, typeof(ExampleAttribute));Console.WriteLine(BaseDef);         // TrueConsole.WriteLine(DriveDef);        // False}
}

运行效果：

上例中 ，使用 Attribute.IsDefined 方法检测到了 Base 类中应用了 ExampleAttribute 特性，但是 Derive 派生类却没有应用到。因为 Inherited 参数被设置为 false ，所以 Derive 类不能继承到 ExampleAttribute 特性。

3.2 Conditional

特性 Conditional 是有条件的意思。使用特性修饰的方法也就是条件方法，条件方法的执行依赖于指定的预处理标识符。预处理标识符影响着方法调用的条件编译，这种影响取决于指定的值。例如事先用预处理器指令定义了一个 Test 字符，当条件方法指定的值也为 Test 时， 则该方法会被执行。

Conditional 特性的语法如下：

[Conditional(conditionalSymbol)]

• 参数 conditionalSymbol 表示指定的预处理标识符。

代码示例：

#define Test
using System;
using System.Diagnostics;public class Example
{[Conditional("Test")]static void Method1(){Console.WriteLine("Method1");}static void Method2(){Console.WriteLine("Method2");}static void Main(){Method1();Method2();}
}

运行效果：

上例中在程序编译之前使用预处理器指令定义了 Test 字符。在使用 Conditional 修饰符修饰了条件方法 Method1 中又定义了 Test 的指定值，所以 Method 方法可以顺利运行。

代码示例：

//#define Test

运行效果：

反之，当 Test 指定值没有定义时（被注释），Method 方法就不能运行。

条件方法的使用收到以下几点限制：

• 条件方法必须应用在类类型或者结构体类型上。比方说如果在接口类型上制定了 Conditional 特性，则会发生编译错误。
• 条件方法不能使用 override 修饰符，不过，条件方法允许使用 virtual 修饰符。此类方法（指的是 virtual 关键字修饰的虚方法）的替代是隐式条件的，不能用特性显式标记 Conditional 。
• 条件方法的返回类型必须为 void，也就是不能有返回对象。

3.2.1 条件特性类

条件特性类是使用一个或多个 Conditional 特性修饰的特性类。因此，条件特性类与在其特性中声明的条件编译符号需要关联 Conditional 。

示例如下：

文件 test.cs：

using System;
using System.Diagnostics;[Conditional("DEBUG")]
public class TestAttribute : Attribute { }

文件 test1.cs：

#define DEBUG[Test]		// 指定TestAttribute
class Class1 {}

文件 test2.cs：

#undef DEBUG[Test] 		// 未指定TestAttribute
class Class2 {}

上例中的类 Class1 和 Class2 都是用特性类修饰的 Test ，前者定义了条件 DEBUG，而后者是基于否定条件 DEBUG 。由于此符号在当前上下文定义的，而不是在基类的上下文定义的。所以类 Class1 和 Class2 属性会被 Test Class1 和 Test Class2 忽略。

3.3 Obsolete

特性 Obsolete 是过时的意思，用于标记不应再使用的类型和类型的成员。使用这个特性相当于告诉编译器丢弃某个特定的目标元素，当使用某个用 Obsolete 特性应用的对象时编译器会报出错误。在实际项目中，当一个新方法用在一个类中，但开发者还想保留类中的旧方法时，就可以把他标记为 obsolete（过时的）。

Obsolete 特性的语法如下：

[Obsolete(message,iserror)]

• 参数 message 是字符串类型，描述应用的项目为什么过时以及该替代使用什么。
• 参数 iserror 是布尔值类型，当布尔值为 true 时，编译器会把项目的使用当成一个错误，反之为 false 时，编译器会生成一个警告。iserror 参数是可选的，默认值为 false 。

代码示例：

using System;public class Example
{[Obsolete("不要使用OldMethod，而是使用NewMethod", true)]static void OldMethod(){Console.WriteLine("这是旧方法");}static void NewMethod(){Console.WriteLine("这是新方法");}public static void Main(){OldMethod();}
}

代码效果：

当把参数 iserror 换成 false 时，编译器就会生成一个警告。

代码示例：

[Obsolete("不要使用OldMethod，而是使用NewMethod", false)]

代码效果：

4，自定义特性

在 C# 中，允许我们定义特性类来创建自己的自定义特性，特性类直接或间接派生自 Attribute 的类。 自定义特性可用于存储声明性的信息，且可在运行时被检索。自定义特性可根据项目的实际需求进行变动，可与任何目标元素相关。

创建并使用自定义特性可总结为以下四个步骤：

1. 声明自定义特性。
2. 构建自定义特性。
3. 在需要应用特性的对象上放置自定义特性。
4. 通过反射¹访问特性。（暂时不讨论）

4.1 声明自定义特性

声明一个 Author 的特性类，此类是用来存储作者的姓名和年龄信息的类型。且特性的目标值设置为 Class 和 Struct， 表示可被应用的对象仅为类和结构体。

代码示例：

using System;[System.AttributeUsage(System.AttributeTargets.Class |System.AttributeTargets.Struct)
]
public class AuthorAttribute : System.Attribute

在上面的示例中，由于该类派生自 System.Attribute ，因此它是一个自定义特性类。

4.2 构建自定义特性

构建自定义特性 AuthorAttribute，该特性存储了作者的姓名（name）和年龄（age）。

代码示例：

using System;[System.AttributeUsage(System.AttributeTargets.Class |System.AttributeTargets.Struct)
]
public class AuthorAttribute : System.Attribute
{private string name;public double age;// 构造函数public AuthorAttribute(string name){this.name = name;age = 11;}
}

在上例的构建自定义特性中，声明了两个字段，分别为 name 和 age 。再使用构造函数对其赋值。需要注意的是，name 是位置参数。 所有公共读写字段或属性都是命名参数。 在本例中，version 是唯一的命名参数。

4.3 应用自定义特性

可通过将一个或多个 Author 特性放置在类或结构体上方进行应用。

代码示例：

[Author("writer桑", age = 21)]
public class Example
{// Example类成员
}

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结语

👌 以上就是 C# 特性的介绍啦，希望能够对大家有所帮助。望大家多多支持，你们的支持就是笔者创作最大的动力！

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1. 反射指程序可以访问、检测和修改它本身状态或行为的一种能力。 ↩︎ ↩︎

2. SOAP 是基于 XML 的简易协议，可使应用程序在 HTTP 之上进行信息交换。或者更简单地说：SOAP 是用于访问网络服务的协议。 ↩︎

3. JIT是一种提高程序运行效率的方法。 ↩︎

4. 特性目标是指应用特性的实体。 ↩︎ ↩︎