C# 核心語法速查筆記：基礎類型、類別、集合、運算子重載與介面

前言

整理自 C# 程式設計課程課堂筆記，涵蓋語法核心、類別設計、集合介面、運算子重載等高頻知識點，適合快速複習與查漏補缺。

一、基礎語法精華

1. 參數傳遞關鍵字

// out：呼叫端無需初始化，被呼叫端必須指派
void GetValues(out int a, out int b) { a = 1; b = 2; }

// ref：呼叫端必須初始化，雙向傳遞
void Swap(ref int x, ref int y) { int t = x; x = y; y = t; }

// params：可變參數陣列，方法內視為陣列
void Sum(params int[] numbers) { /* ... */ }
Sum(1, 2, 3); Sum(new int[] { 1, 2, 3 });

2. 資源管理

// using 區塊：離開範圍自動呼叫 Dispose()，適用 IDisposable 物件
using (var font = new Font("Arial", 10f))
{
    // 使用 font
} // font.Dispose() 自動執行

3. 常數與列舉

const int MaxSize = 100;          // 編譯期常數，隱含 static
enum Color { Red = 1, Green = 2 } // 底層預設 int，可指定 byte 等
int c = (int)Color.Red;           // 顯式轉型

4. 字串與編碼

// 位元組陣列轉字串（指定編碼）
string s = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, bytesRead);

// 字串轉數值（安全轉換）
int i = int.Parse(textBox.Text);           // 格式錯誤拋出 FormatException
bool ok = int.TryParse(textBox.Text, out i); // 推薦：不拋出異常

5. 陣列宣告

修飾詞可視範圍


public任意處
private同一類別內
protected同一類別 + 衍生類別
internal同一組件
protected internal同一組件 或 衍生類別
private protected同一組件 且 衍生類別 (C# 7.2+)



2. 靜態成員

static 欄位/屬性/方法屬於類別，非實例。
靜態建構子 static ClassName() { }：類別首次被存取前自動執行一次，用於初始化靜態欄位。


3. 繼承與多型
// 基底類別
public class Animal
{
    public virtual void Speak() => Console.WriteLine("..."); // 可被覆寫
}

// 衍生類別
public class Dog : Animal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Wang!"); // 覆寫
    public new void Run() => Console.WriteLine("Running...");   // 隱藏基底同名成員
}

4. 索引器
public class Team
{
    private List _members = new();
    public Member this[int index] => _members[index]; // 唯讀索引器
    public Member this[string name] => _members.Find(m => m.Name == name); // 字串索引器
}

5. 屬性完整語法
private int _age;
public int Age
{
    get => _age;
    set
    {
        if (value < 0) throw new ArgumentException("Age >= 0");
        _age = value;
    }
}

6. 運算子重載與型別轉換
public struct Roman
{
    public int Value;

    // 隱式轉換：int → Roman (無資料遺失)
    public static implicit operator Roman(int v) => new Roman { Value = v };

    // 顯式轉換：double → Roman (可能遺失精度)
    public static explicit operator Roman(double d) => new Roman { Value = (int)d };

    // 運算子重載
    public static Roman operator +(Roman a, Roman b) => new Roman { Value = a.Value + b.Value };
    public static Roman operator -(Roman a, Roman b) => new Roman { Value = a.Value - b.Value };
}

三、集合介面體系


介面
核心成員
用途


IEnumerable
GetEnumerator()
支援 foreach 迭代
IEnumerator
MoveNext(), Current, Reset()
迭代器實作細節
ICollection
Count, CopyTo(), IsSynchronized
集合基本特徵
IList
索引存取、插入刪除
有序、可索引集合
IDictionary
Key/Value 對應
關聯式集合
IComparable
CompareTo(object)
型別內建排序邏輯



ArrayList 常用方法 (舊版非泛型，現建議用 List<T>)
var list = new ArrayList();
list.Add(obj); list.Count; list.Clear();
list.Reverse(); list.Sort(); // 需元素實作 IComparable

四、介面進階
public interface IAnimal { void Speak(); }
public interface IMovable { void Move(); }

// 多重介面實作
public class Cat : IAnimal, IMovable
{
    public void Speak() => Console.WriteLine("Meow");
    public void Move() => Console.WriteLine("Walking");
}

// 介面型別測試與轉換
object obj = new Cat();
if (obj is IAnimal a) a.Speak();        // 模式比對 (C# 7+)
IAnimal b = obj as IAnimal;             // 安全轉換，失敗回傳 null
if (b != null) b.Speak();

五、常用命名空間

System：基礎型別、Console, Math, Exception
System.Collections.Generic：List<T>, Dictionary<TKey,TValue>, HashSet<T>
System.Linq：LINQ 擴充方法
System.Text：StringBuilder, Encoding
System.IO：檔案、串流操作


熟練掌握上述語法模式，是高效撰寫 C# 程式的基石。建議配合 IDE (Visual Studio / Rider) 的程式碼片段與重構功能，將常用樣板內化為指尖記憶。