C# 索引器 完整指南：語法、多載、介面應用與實戰模式

索引器 讓類別實例能像陣列或集合一樣透過方括號 [] 存取元素，是建立自訂集合、封裝資料存取邏輯的關鍵語法糖。本文完整解析索引器宣告、多參數、多載、介面定義、與屬性差異等核心觀念。

基本語法與屬性比較

// 屬性
public string Name { get; set; }

// 索引器：注意名稱固定為 this，參數在方括號內
public string this[int index]
{
    get { return $"索引 {index} 的值"; }
    set { /* 儲存邏輯 */ }
}

// 使用方式
var obj = new MyClass();
string val = obj[5];   // 呼叫 get
obj[5] = "新值";       // 呼叫 set

索引器 vs 屬性 差異總表

多參數與多型索引器

public class Matrix
{
    private double[,] data = new double[10, 10];
    
    // 雙參數索引器
    public double this[int row, int col]
    {
        get => data[row, col];
        set => data[row, col] = value;
    }
    
    // 多載：字串鍵值查找
    public double this[string key]
    {
        get => data[ParseKey(key)];
        set => data[ParseKey(key)] = value;
    }
    
    private (int, int) ParseKey(string key) => /* 解析邏輯 */;
}

介面中定義索引器

public interface IKeyValueStore
{
    TValue this[TKey key] { get; set; }
    // 等同於：
    // TValue Get(TKey key);
    // void Set(TKey key, TValue value);
}

public class DictionaryStore : IKeyValueStore
{
    private Dictionary dict = new();
    
    public TValue this[TKey key]
    {
        get => dict.TryGetValue(key, out var v) ? v : default;
        set => dict[key] = value;
    }
}

.NET 基底類別庫中 IList<T>、IDictionary<TKey, TValue> 皆宣告索引器，統一集合存取介面。

實戰模式：安全存取、計算屬性、動態物件

1. 邊界檢查與預設值

public class SafeArray
{
    private T[] items;
    public T this[int i]
    {
        get => (i >= 0 && i < items.Length) ? items[i] : default;
        set { if (i >= 0 && i < items.Length) items[i] = value; }
    }
}

2. 計算型索引器 (無後端儲存)

public class Fibonacci
{
    public long this[int n]
    {
        get
        {
            if (n < 0) throw new ArgumentOutOfRangeException();
            long a = 0, b = 1;
            for (int i = 0; i < n; i++) (a, b) = (b, a + b);
            return a;
        }
    }
}
// 使用：var fib = new Fibonacci(); Console.WriteLine(fib[10]); // 55

3. 動態物件搭配 DynamicObject

public class DynamicBag : System.Dynamic.DynamicObject
{
    private Dictionary bag = new();
    
    public override bool TryGetIndex(GetIndexBinder binder, object[] indexes, out object result)
    {
        if (indexes.Length == 1 && indexes[0] is string key)
            return bag.TryGetValue(key, out result);
        result = null; return false;
    }
    
    public override bool TrySetIndex(SetIndexBinder binder, object[] indexes, object value)
    {
        if (indexes.Length == 1 && indexes[0] is string key)
        { bag[key] = value; return true; }
        return false;
    }
}
// 使用：dynamic d = new DynamicBag(); d["name"] = "Tom"; Console.WriteLine(d["name"]);

最佳實務與效能考量

• 唯讀索引器：僅實作 get，適用不可變集合。
• 避免昂貴運算：get 應為 O(1) 或極快，複雜計算改用方法 (如 Compute()) 明確語意。
• 參數驗證：get/set 內部驗證索引合法性，拋出 ArgumentOutOfRangeException 或 KeyNotFoundException。
• 命名慣例：單一參數慣用 index、key；多參數用具體語意名 (row, col)。
• 文件註解：/// ... 針對索引參數說明。

常見錯誤

索引器是 C# 表達力豐富的特性之一，善用它能讓自訂類別擁有原生集合般的直覺操作體驗，特別適合領域模型中「以鍵存取值」的語意場景。