第 14 课：类与对象
更新: 6/16/2026 字数: 0 字 时长: 0 分钟
为什么要学这个
上节课说了，类是图纸，对象是按图纸造出来的实物。这个比喻说完了，现在要回答一个更实际的问题：图纸上到底画了什么？你打开 ToolItem.cs 这个文件，里面 213 行代码，每行都在干什么？
我见过不少初学者卡在这里——他们理解了"万物皆对象"的哲学，但是看到真实的类文件就懵了：get、set、=>、private、sealed、INotifyPropertyChanged……一连串这辈子没见过的符号堆在一起，想硬读又读不进去。
这一课就把这个类拆开，一行一行讲清楚。你读完就知道一个 C# 类到底由哪些零件组成，每个零件是干什么用的。
类的基本结构
先说个整体印象。打开任何一个 .cs 源文件，一个类长这样：
namespace 某个命名空间;
public class 类名
{
// 字段 — 内部存储的数据
// 属性 — 对外暴露的数据
// 构造函数 — 创建对象时自动执行
// 方法 — 对象能做的事
// 事件 — 对象发出的通知
}这五个零件不是每种类都全有。简单的类可能只有字段和属性。复杂的类（比如 ToolItem）五个零件都用上了。下面一个一个讲。
字段：对象肚子里的数据
字段就是变量，只不过它长在类的身体里，不属于任何一个方法。你可以理解为"对象的内部存储柜"——外面的人不能直接翻，只能通过规定的途径访问。
public class ToolItem
{
private string? _iconPath; // 字段：存图标路径
private bool _isFavorite; // 字段：存收藏状态
private bool _isWingetInstalled; // 字段：存 Winget 安装状态
}这里面有三件事要注意。
第一，private 的意思是"这是私房钱，类外面的人不准碰"。你写 toolItem._iconPath 会直接报编译错误。这不是 C# 在刁难你，而是在保护你——如果外面谁都能改 _isWingetInstalled，哪天这个值被改了，界面上按钮文字不会跟着变，你排查 Bug 要查一下午。
第二，变量名前面有下划线 _。这不是语法要求，是 C# 程序员之间约定俗成的规矩：_ 开头的变量是私有字段，跟属性、局部变量区分开。你对着别人的代码 _totalCount 不用翻定义，一眼就知道这是个私有字段。
第三，string? 后面的问号表示"这个字段可以是 null"。C# 有个叫 Nullable 的特性，编译器会帮你检查你忘了判空的地方。_iconPath 可以是 null 因为你可能根本没给工具设置图标路径。
字段平时不怎么干活，就是负责"记住"一个值。真正干活的是属性。
属性：字段的"门禁系统"
字段是存数据的柜子，属性是柜子上的门。你开门的时候可以验身份（get），关门的时候可以记日志（set）。
private string? _iconPath;
public string? IconPath
{
get => _iconPath; // 别人读 IconPath 时，把 _iconPath 的值给出去
set => SetField(ref _iconPath, value); // 别人写 IconPath 时，调用 SetField
}get 和 set 叫"访问器"（accessor）。没有它们，你只能写又臭又长的 GetSomething() 和 SetSomething() 方法。有了属性，外面用起来跟普通变量一样自然：
toolItem.IconPath = "/Assets/cpuz.ico"; // 看起来像赋值，实际上调了 set 访问器
string icon = toolItem.IconPath; // 看起来像读变量，实际上调了 get 访问器但是事情没那么简单。注意上面 set => SetField(ref _iconPath, value); 这一行——它没有直接写 _iconPath = value，而是绕了个弯调了 SetField。为什么？
因为 ToolItem 实现了 INotifyPropertyChanged 接口。这个接口要求：当属性的值发生变化时，类必须通知外界"我变了"。怎么通知？在 SetField 方法里触发一个事件：
private bool SetField<T>(ref T field, T value, [CallerMemberName] string? propertyName = null)
{
if (EqualityComparer<T>.Default.Equals(field, value)) return false; // 值没变，不通知
field = value;
PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName)); // 通知UI
return true;
}这段逻辑很简单：新值跟旧值一样就什么都不做，不一样就更新字段并通知所有人。WinUI 3 的界面绑定就是靠这个机制——你改了 IsFavorite，属性通知飞到 UI 层，按钮自动变色。
你不需要现在就完全理解 INotifyPropertyChanged。先记住一件事：属性不是简单的 get/set，它可以在读写时执行任意逻辑。这就是属性比字段更强大的地方。
属性的几种写法
ToolItem 里有三种属性写法，值得对比一下。
写法一：自动属性（最简）
public required string Name { get; init; }连背後的字段都不用写，编译器帮你生成。required 表示创建对象时必须赋值。init 表示只能在对象初始化时设置，之后只读。这样做是为了保证 Name 一旦设好就不会被意外修改——一个工具的名字不应该半路被人改掉。
写法二：计算属性（只有 get，没有 set）
public string LaunchButtonText
{
get
{
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(DownloadUrl))
return "下载";
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(WingetId))
{
if (IsWingetInstalling) return "安装中...";
return IsWingetInstalled ? "打开" : "下载";
}
if (!string.IsNullOrWhiteSpace(RemoteUrl) && !File.Exists(EffectivePath))
return "下载";
return "打开";
}
}这个属性没有背后的字段，它的值是"算"出来的。而且它依赖别的属性的值（IsWingetInstalling、IsWingetInstalled、DownloadUrl 等）。计算属性的好处是：你永远不用手动同步值。只要那些依赖的属性变了，下次读 LaunchButtonText 时它自己会重新算。
写法三：表达式体属性（单行属性）
public string Folder => System.IO.Path.GetDirectoryName(RelativePath) ?? Category;
public bool CanLaunch => !IsWingetInstalling;=> 是 C# 的一个语法糖，等价于 { get { return ...; } }。它只适用于 getter 是单行表达式的情况。ToolItem 里大量使用这种写法因为很多属性就是这样简单——读一个属性，等于返回另一个属性经过简单运算的结果。
三种写法没有优劣之分，什么时候用哪种取决于你需要什么。不需要 set 就用计算属性，set 很简单就自动属性，set 要复杂逻辑才用完整属性。
方法：对象的行为
属性是"这个对象有什么"，方法是"这个对象能干什么"。ToolItem 只有一个方法（除了基础设施的 SetField 和 OnPropertyChanged）：
public void InitArchOptions()
{
ArchOptions.Clear();
var primary = new ArchOption { Name = Name, Path = Path, Arch = PrimaryArch ?? "" };
ArchOptions.Add(primary);
foreach (var v in AlternateVersions)
{
ArchOptions.Add(new ArchOption { Name = v.Name, Path = v.Path, Arch = v.Arch });
}
// 根据当前系统架构自动选最合适的版本
var isArm64 = RuntimeInformation.ProcessArchitecture == Architecture.Arm64;
var isX64 = Environment.Is64BitOperatingSystem && !isArm64;
var preferred = ArchOptions.FirstOrDefault(a =>
a.Arch.Equals("ARM64", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) && isArm64)
?? ArchOptions.FirstOrDefault(a =>
a.Arch.Equals("x64", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) && isX64)
?? ArchOptions.FirstOrDefault(a =>
a.Arch.Equals("x86", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) && !Environment.Is64BitOperatingSystem)
?? primary;
SelectedArch = preferred;
}这个方法大概做件事：有些工具有多个架构版本（比如 ARM64 版和 x64 版），InitArchOptions 负责检测当前系统是什么架构，然后自动挑最合适的版本。你可能会问：为什么不在构造函数里自动做这件事？
因为 AlternateVersions 这个属性是对象创建之后才填充的，构造函数执行的时候它还是空的。所以只能放一个 InitArchOptions() 方法，等数据准备好了再由外面的代码手动调用。这是很常见的模式——不是所有初始化逻辑都能塞进构造函数。
构造函数哪去了？
你可能会注意到 ToolItem 里没有写构造函数。因为 C# 自动给没有构造函数的类生成一个无参构造函数。加上 C# 的 required 关键字和对象初始化器语法，你不需要自己写构造函数：
var tool = new ToolItem
{
Name = "CPU-Z",
Category = "硬件检测",
Path = @"C:\Tools\cpuz.exe",
RelativePath = @"Tools\cpuz.exe",
Extension = ".exe"
};这种写法叫"对象初始化器"（object initializer）。大括号里不是方法调用，而是直接给属性赋值。编译器在底层会先调用无参构造函数，再按你的大括号内容逐个给属性赋值。
但是，这句话不能说死：有 required 属性就必须用对象初始化器赋值才给过，不加 required 的话你可以分多次赋值。ToolItem 选择 required 的设计意图很明确——Name、Category、Path 这些属性没有默认值，必须在创建对象的时候就给清楚，否则对象处于半残状态。
Mermaid：ToolItem 的类图
下面这张图把 ToolItem 的结构画了出来。你可以看到哪些是字段（私有存储）、哪些是属性（公开接口）、哪些是只读的计算属性。
classDiagram
class ToolItem {
-string? _iconPath
-bool _isFavorite
-bool _isWingetInstalled
+string Name
+string Category
+string Path
+string? IconPath
+bool IsFavorite
+bool IsWingetInstalled
+string LaunchButtonText
+bool CanLaunch
+string Folder
+void InitArchOptions()
-bool SetField~T~(ref T, T, string?)
-void OnPropertyChanged(string)
+event PropertyChangedEventHandler? PropertyChanged
}
class ArchOption {
+string Name
+string Path
+string Arch
+string DisplayText
}
class ArchVariant {
+string Name
+string Path
+string Arch
}
ToolItem --> ArchOption : contains
ToolItem --> ArchVariant : contains- 表示私有（private），+ 表示公开（public）。你可以看到 ToolItem 的私有部分很少（只有几个字段和两个辅助方法），大部分都是公开属性。这个比例是刻意设计的——类越封装得好，对外暴露的东西越少，内部实现越自由。
小类也是类：ArchOption 和 ArchVariant
ToolItem.cs 文件底部还定义了两个小类：
public sealed class ArchVariant
{
public required string Name { get; init; }
public required string Path { get; init; }
public required string Arch { get; init; }
}
public sealed class ArchOption
{
public required string Name { get; init; }
public required string Path { get; init; }
public required string Arch { get; init; }
public string DisplayText => string.IsNullOrEmpty(Arch) ? "默认" : Arch;
public override string ToString() => DisplayText;
}这两个类就是纯数据容器。所有属性都是 required + init，意味着它们是"创建时赋值、之后只读"。这种类在 C# 里有个专门的叫法：不可变类型（immutable type）。好处是线程安全、不容易出 Bug、方便在集合里比较。
ArchOption 比 ArchVariant 多了一个计算属性 DisplayText 和重写的 ToString()。一个架构选项在界面上要显示给用户看，DisplayText 就是这个用途。ToString() 的重写让它在 ComboBox 之类的控件里能正确显示文本。
一个类 = 数据 + 行为 + 通知
回到最初的问题：ToolItem 这个类到底在干什么？
用一句话说：它把一个工具的所有数据（名字、路径、图标、标签）、所有状态（是否收藏、是否安装中）、所有行为（初始化架构选项）、和所有通知（属性变了通知 UI）打包成了一个整体。
这就是面向对象的核心价值——不是让你写更少的代码，而是让你把相关的代码放在一起，把不相关的代码隔开。你修改收藏功能只需要看 IsFavorite 这一个属性和它背后的 SetField 机制，不需要在几千行代码里大海捞针。
小练习
练习 1：读属性
看下面这段代码，写出每个属性的值是走 get 算出来的还是直接从字段读的：
public class Student
{
private int _score;
public int Score
{
get => _score;
set => _score = value;
}
public string Grade => _score >= 60 ? "及格" : "不及格";
public bool HasPassed => _score >= 60;
}（提示：哪个属性有背后的字段？哪个属性是纯计算？）
练习 2：补全类
下面是一个不完整的 Book 类。补全缺失的部分，要求：
Title和Author必须在创建时赋值，之后不能改Price可以随时修改IsExpensive是一个只读的计算属性，价格大于 100 为 true
public class Book
{
// 在这里补全属性
}练习 3：分析 ToolItem 的属性通知链
在 ToolItem 中，IsWingetInstalled 属性的 setter 里调用了 OnPropertyChanged(nameof(LaunchButtonText))。请问：为什么修改 IsWingetInstalled 要通知 LaunchButtonText 变了？如果去掉这一行，运行时会发生什么？
练习 4：手写一个类
用本课学到的内容，写一个 Battery 类，要求包含：
- 一个字段
_level（int，范围 0-100） - 一个属性
Level，读写都要走访问器 - 一个计算属性
Status：Level >= 20 返回 "正常"，否则返回 "低电量" - 一个方法
Charge(int amount)，每次增加 amount 电量（不超 100）
练习答案
练习 1
Score的 get 从_score字段读，set 写_score字段Grade是纯计算属性，每次读都根据_score重新算HasPassed也是纯计算属性
练习 2
public class Book
{
public required string Title { get; init; }
public required string Author { get; init; }
public decimal Price { get; set; }
public bool IsExpensive => Price > 100m;
}练习 3
因为 LaunchButtonText 依赖 IsWingetInstalled 的值（它的 getter 里写了一个 if 判断 IsWingetInstalled）。如果不手动通知 LaunchButtonText 变了，绑定到界面的按钮文字不会自动更新——UI 层不知道 LaunchButtonText 应该重新计算。这是 INotifyPropertyChanged 机制中的一个常见坑点：计算属性不会自动感知依赖属性的变化，必须由依赖属性的 setter 主动通知。
练习 4
public class Battery
{
private int _level;
public int Level
{
get => _level;
set
{
if (value < 0)
_level = 0;
else if (value > 100)
_level = 100;
else
_level = value;
}
}
public string Status => _level >= 20 ? "正常" : "低电量";
public void Charge(int amount)
{
Level += amount;
}
}