CLR 筆記：方法、建構函式、運算子重載與參數傳遞全解析

1. 實例建構函式 - 引用類型

1. 配置實例資料欄位記憶體。
2. 初始化系統開銷欄位（型別物件指標、同步區塊索引）。
3. 呼叫型別實例建構函式設定初始狀態。

建構函式不可繼承、不可用 virtual/new/override/sealed/abstract。無顯式建構函式時編譯器產生預設無參建構函式（僅呼叫基底類別無參建構函式）。抽象類別預設建構函式為 protected，否則為 public；static 類別不產生預設建構函式。基底類別無無參建構函式時，衍生類別必須顯式 : base(...) 呼叫。最終皆呼叫 System.Object 公用無參建構函式。反序列化與 MemberwiseClone 不需實例建構函式。內聯欄位初始化實際發生在預設建構函式中。

2. 實例建構函式 - 值類型

• C# 結構不可包含顯式無參建構函式（CLR 允許）。
• 結構必須顯式呼叫有參建構函式，new 時才執行建構函式語句。
• CLR 保證所有實例欄位初始化為 0/null（未手動設定時自動配置）。
• 結構中不可使用內聯直接給欄位賦值（初始化只能在顯式建構函式中）。
• 每個欄位必須在建構函式中初始化，否則編譯錯誤。

3. 靜態建構函式

• 適用於介面/引用類型/值類型（C# 不支援介面）。
• 位於 AppDomain，類別首次被存取時執行。
• 每個類別最多一個，永無參數，私有（不可顯式宣告）。
• 值類型定義 cctor 無意義——無機會執行。
• 調用過程：編譯期 JIT 檢查 AppDomain 是否已執行；執行期多線程需互斥鎖確保僅執行一次。
• 避免兩個類別 cctor 互相引用（順序不確定）。cctor 拋出異常 → 型別不可用，後續操作拋 TypeInitializationException。
• cctor 僅存取靜態欄位，用途即初始化靜態欄位；內聯初始化效果相同。不應呼叫基底類別 cctor（無關係）。CLR 不支援靜態 Finalize。

效能：Precise（cctor 初始化）vs BeforeFieldInit（內聯初始化）。差異在於 IL 是否附加 BeforeFieldInit 標記。文中附基準測試程式碼（Stopwatch）。

4. 運算子重載

CLR 不認識運算子；運算子為 C# 定義，對應編譯器識別方法。運算子重載為 public static，分一元/二元。要求至少一個參數與重載方法類型相同。參數不可用 ref/out。例：+ 對應 op_Addition（屬於 specialname 群組）。建議同時定義友好方法（如 Add）。

5. 轉換運算子方法

System.Decimal 為絕佳學習範例。implicit/explicit 運算子為 public static，封裝建構函式與 ToXXX 方法。IL 中同名方法僅回傳類型不同（僅 IL 允許）。

6. 透過引用傳遞參數

• 預設按值傳遞（複製副本，修改不影響外部）。
• ref：呼叫前必須初始化；方法內可修改。
• out：呼叫前可未初始化；方法內必須賦值。
• CLR 中 ref/out 等效；C# 有區別。方法可基於 ref/out 多載，但不可僅因 ref/out 差異多載。
• 泛型 Swap<T>(ref T, ref T) 為標準交換寫法。
• 值/引用類型行為相同，差別在配置記憶體 vs 指標。
• 應用模式：ProcessFiles(ref FileStream fs) 實現流水線處理。

7. params 可變參數

僅最後一個參數可為 params，必須為一維陣列。可傳 null、零長度陣列、甚至省略（預設零長度陣列）。呼叫時無需建立陣列物件。

8. 參數與回傳類型設計原則

1. 參數盡可能指定最弱類型（如 IEnumerable<T> 而非 IList<T>）。
2. 回傳類型盡可能指定最強類型（如 FileStream 而非 Stream）。
3. 若望不影響呼叫端修改內部實作，回傳類型用最弱類型中的最強者（如 IList<T> 而非 List<T>）。

9. CLR 不支援常數方法與常數參數