C# 建構函式與解構函式 (Finalizer) 完整解析

建構函式分類

1. 靜態建構函式

• 關鍵字：static ClassName()
• 用途：初始化靜態欄位、執行一次性類別層級設定。
• 特性：無參數、無存取修飾詞、CLR 自動在首次使用類別前呼叫一次、不可繼承。

2. 實例建構函式

• 關鍵字：public ClassName(...)
• 用途：初始化實例欄位。
• 特性：可多載、可有參數、可呼叫 base(...) 或 this(...)。
• 預設：若無任何建構函式，編譯器提供無參數預設建構函式；一旦自定義，預設即消失。

3. 私有建構函式

• 用途：單例模式、工廠模式、靜態類別 (僅含靜態成員) 防止實例化。

繼承鏈建構順序

class Base
{
    public Base() { Console.WriteLine("Base()"); }
    public Base(int x) { Console.WriteLine($"Base({x})"); }
}

class Derived : Base
{
    public Derived() { Console.WriteLine("Derived()"); }
    public Derived(int x, int y) : base(x) { Console.WriteLine($"Derived({x},{y})"); }
}

// new Derived()       → Base() → Derived()
// new Derived(1,2)    → Base(1) → Derived(1,2)

規則：基類建構函式先於衍生類；若衍生類未顯式呼叫 base(...)，隱式呼叫基類無參建構函式 (基類必須有無參建構函式)。

解構函式 / Finalizer

• 語法：~ClassName() { ... } (C# 語法糖，編譯為 Finalize() 覆寫)。
• 用途：釋放非受控資源 (檔案控制碼、資料庫連線、原生記憶體、COM 物件)。
• 特性：無參數、無修飾詞、不可呼叫、由 GC 執行緒在物件回收前非確定性呼叫。

Dispose 模式 (標準資源釋放模式)

public class ResourceHolder : IDisposable
{
    private IntPtr _nativeHandle; // 非受控資源
    private bool _disposed;

    // 建構函式取得資源
    public ResourceHolder() => _nativeHandle = NativeOpen();

    // 公開 Dispose
    public void Dispose()
    {
        Dispose(true);
        GC.SuppressFinalize(this); // 已手動清理，通知 GC 不需呼叫 Finalizer
    }

    // 核心清理邏輯
    protected virtual void Dispose(bool disposing)
    {
        if (_disposed) return;
        if (disposing)
        {
            // 釋放受控資源 (其他 IDisposable 物件)
        }
        // 釋放非受控資源
        if (_nativeHandle != IntPtr.Zero)
        {
            NativeClose(_nativeHandle);
            _nativeHandle = IntPtr.Zero;
        }
        _disposed = true;
    }

    // Finalizer (保障機制)
    ~ResourceHolder() => Dispose(false);
}

關鍵原則

1. 受控資源：由 GC 管理，不需 Finalizer，在 Dispose(true) 中釋放。
2. 非受控資源：GC 不知道如何釋放，**必須**在 Dispose(false) 和 Finalizer 中釋放。
3. 無非受控資源：不要寫 Finalizer，會增加 GC 壓力 (物件進入 Finalization Queue，需兩輪 GC 才能回收)。
4. using 區塊：自動呼叫 Dispose()，確保釋放時機確定性。