C#属性与索引器：构建支持索引操作的高级对象

# 1. C#属性与索引器简介

## 简介

C#作为一门面向对象的编程语言，提供了强大的封装机制。属性（Properties）和索引器（Indexers）是C#语言中封装数据的关键特性，它们允许开发者以更自然和直观的方式操作数据。

## 属性的作用

属性是类和对象中封装数据的成员，它们可以控制数据的获取和设置。与字段（Fields）不同，属性提供了更多的灵活性，允许在读取或设置值时执行额外的逻辑，比如验证输入值是否有效。

## 索引器的定义

索引器允许对象像数组或集合那样通过索引来访问，它是处理“容器”类型数据的关键机制。索引器可以有多个参数，类似于函数，这使得它在访问类内部的集合数据时非常有用。

总结来说，C#的属性和索引器是实现数据封装的重要工具，它们在提高代码的可读性和维护性方面扮演着关键角色。本章将从基础概念出发，带你初探C#属性与索引器的世界。

# 2. 属性的深入理解与应用

## 2.1 属性的基本概念和语法

### 2.1.1 属性的定义与使用

属性是C#编程语言中用于封装数据的一种机制。它们提供了一种方式，使得对象的内部数据能够被访问和修改，同时保持数据的完整性和封装性。属性允许开发者控制数据的获取（读取）和设置（写入）过程。与公开的字段不同，属性可以通过get和set访问器来实现更复杂的逻辑。

public class Person
{
    private string name;
    public string Name
    {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }
}

上述代码段定义了一个`Person`类，其中包含了一个名为`Name`的属性。`Name`属性通过`private`字段`name`进行数据存储。`get`访问器允许外界读取`Name`的值，而`set`访问器则允许外界设置`Name`的值。这样的封装确保了`Name`属性值在被赋值前后可以进行必要的校验和处理。

### 2.1.2 自动实现的属性

C# 提供了一种便捷的方式来创建属性，这就是自动实现的属性（Auto-implemented properties）。这种属性背后的机制由编译器实现，开发者只需声明属性而不必显式地创建支持字段。

public class Person
{
    public string Name { get; set; }
}

在这个例子中，我们为`Person`类定义了一个名为`Name`的自动实现属性。编译器会自动创建一个私有支持字段，并提供get和set访问器的基本实现。这种简化的属性声明方式适用于那些不需要在访问器中执行额外逻辑的场景。

## 2.2 属性的访问器

### 2.2.1 get和set访问器的作用

属性的访问器允许你控制如何从外部代码获取属性值（通过`get`访问器）和如何设置属性值（通过`set`访问器）。`get`访问器返回属性的值，而`set`访问器接受一个值并将其存储在内部字段中。

private string _name;
public string Name
{
    get { return _name; }
    set { _name = value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(value)); }
}

在这个例子中，`Name`属性的`set`访问器在设置值之前检查了`value`是否为`null`。如果是，则抛出`ArgumentNullException`异常。这种在设置属性值之前进行的检查可以保证对象的状态始终有效。

### 2.2.2 访问器的高级特性

访问器允许执行各种操作，并且可以具有不同的访问修饰符。例如，你可以为get访问器和set访问器使用不同的访问修饰符，这为属性提供了额外的灵活性。

public class Person
{
    private string _name;

    public string Name
    {
        get { return _name; }
        private set { _name = value; }
    }
}

在这个修改版的`Person`类中，`Name`属性的`get`访问器是公共的，这意味着任何代码都可以读取`Name`的值。而`set`访问器是私有的，仅限于类的内部代码可以设置`Name`的值。这使得属性在外部看来是只读的，但类内部可以修改其值。

## 2.3 属性与面向对象设计

### 2.3.1 封装、接口和抽象类中的属性

面向对象设计中，属性提供了一种机制，使得类能够封装其内部状态，并通过属性的get和set访问器暴露给外部。属性可以在接口和抽象类中定义，并在实现类中具体实现。

public interface IIdentifiable
{
    int Id { get; set; }
}

public abstract class Animal : IIdentifiable
{
    public abstract int Id { get; set; }
}

public class Dog : Animal
{
    private int _id;
    public override int Id
    {
        get { return _id; }
        set { _id = value; }
    }
}

`IIdentifiable`接口定义了一个`Id`属性，任何实现该接口的类都必须提供`Id`属性的实现。`Animal`是一个抽象类，它也提供了`Id`属性的抽象声明。`Dog`类继承自`Animal`并具体实现了`Id`属性。

### 2.3.2 属性与数据绑定

在UI框架或数据驱动的应用中，数据绑定是一种常见模式。属性支持这种模式，因为它们允许外部代码监听和响应属性值的变化。在WPF或*** MVC中，数据绑定通常与属性一起使用。

public class CustomerViewModel
{
    private string _name;
    public string Name
    {
        get { return _name; }
        set
        {
            if (_name != value)
            {
                _name = value;
                OnPropertyChanged(nameof(Name));
            }
        }
    }

    public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

    protected virtual void OnPropertyChanged(string propertyName)
    {
        PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(propertyName));
    }
}

`CustomerViewModel`类中的`Name`属性通过`OnPropertyChanged`方法支持数据绑定。当`Name`的值改变时，`OnPropertyChanged`被调用，触发与UI绑定的任何事件处理程序。这种模式允