C# 特性（Attribute）

关键点

• C# 特性（Attribute）是一种用于在运行时传递程序中各种元素（如类、方法、结构、枚举等）行为信息的声明性标签。
• 特性通过方括号 [ ] 应用于代码元素，用于添加元数据，如编译器指令、注释和描述。
• 研究表明，.NET Framework 提供了预定义特性（如 AttributeUsage、Conditional、Obsolete）和自定义特性两种类型。
• 证据显示，自定义特性需继承自 System.Attribute，并可通过反射在运行时访问，广泛用于 AOP（面向切面编程）和数据验证。

什么是特性？

特性（Attribute）是 C# 中一种特殊的机制，允许开发者在代码中添加元数据，这些元数据可以在运行时通过反射访问。简单来说，特性就像是给代码元素贴上标签，用于描述额外的信息，比如方法是否已过时、需要调试信息等。

如何使用？

• 使用方括号 [ ] 将特性应用于类、方法、属性等元素。
• 预定义特性如 [Obsolete] 可标记方法已过时，自定义特性需继承 System.Attribute 创建。
• 示例：[Obsolete("此方法已过时，请用新方法")] 或自定义 [DeBugInfo(45, "Zara Ali", "12/8/2012")]

应用场景

特性常用于条件编译（如 [Conditional("DEBUG")]）、标记过时代码（如 [Obsolete]）或实现高级功能如日志记录和数据验证。

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详细报告

背景与定义

C# 中的特性（Attribute）是一种用于在运行时传递程序中各种元素（如类、方法、结构、枚举、组件等）行为信息的声明性标签。特性允许开发者向程序添加元数据，这些元数据可以包括编译器指令、注释、描述等信息。特性通过方括号 [ ] 应用于它们所关联的元素之前，存储在程序集的元数据中，可通过反射（Reflection）在运行时访问。

研究表明，特性是 C# 编程中的重要工具，广泛用于添加额外信息以指导编译器行为或在运行时动态处理。证据显示，.NET Framework 提供了两种类型的特性：预定义特性和自定义特性，分别满足不同的需求。

特性的类型

预定义特性

.NET Framework 提供了多种预定义特性，以下是常见的几种，基于权威资源如 菜鸟教程和 Microsoft Learn 的总结：

1. AttributeUsage

• 描述：用于描述自定义特性类的使用方式，指定特性可以应用的元素、是否允许多次应用及是否继承。
• 语法：[AttributeUsage(validon, AllowMultiple=allowmultiple, Inherited=inherited)]
• 参数：
  • validon：指定特性可以应用的语言元素（枚举 AttributeTargets，默认值为 AttributeTargets.All）。
  • AllowMultiple：布尔值，默认 false（特性只能应用一次），true 表示可以多次应用。
  • Inherited：布尔值，默认 false（特性不被继承），true 表示特性会被继承。
• 示例：
  csharp [AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Constructor | AttributeTargets.Field | AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Property, AllowMultiple = true)]

1. Conditional

• 描述：用于条件编译，标记方法是否根据预处理器符号（如 DEBUG、TRACE）进行编译。
• 语法：[Conditional("DEBUG")]
• 示例：
  csharp [Conditional("DEBUG")] public static void Log(string message) { Console.WriteLine(message); }
• 应用：常用于调试模式下执行特定代码。

1. Obsolete

• 描述：标记程序实体已过时，不应再使用，可生成警告或错误。
• 语法：[Obsolete("message")] 或 [Obsolete("message", true)]
• 参数：
  • message：字符串，描述为什么过时以及替代方案。
  • true：布尔值，默认 false（生成警告），true 表示生成错误。
• 示例：
  csharp [Obsolete("此方法已过时，请使用 NewMethod", true)] public void OldMethod() { }
• 应用：帮助开发者避免使用过时的 API。

以下是预定义特性的总结表：

特性名称	主要功能	示例语法
AttributeUsage	描述自定义特性的使用方式	[AttributeUsage(AttributeTargets.Class, AllowMultiple = true)]
Conditional	条件编译，根据符号执行方法	[Conditional("DEBUG")]
Obsolete	标记实体过时，生成警告或错误	[Obsolete("已过时", true)]

自定义特性

开发者可以创建自定义特性，以满足特定的需求。创建自定义特性的步骤如下：

1. 声明：自定义特性必须继承自 System.Attribute。
2. 构建：包括构造函数用于位置参数，支持可选的命名参数。
3. 应用：通过方括号 [ ] 放在目标元素之前。
4. 访问：通过反射在运行时访问特性。

示例：创建一个自定义特性 DeBugInfo，用于存储调试信息。

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Constructor | AttributeTargets.Field | AttributeTargets.Method | AttributeTargets.Property, AllowMultiple = true)]
public class DeBugInfo : System.Attribute
{
    public int BugNo { get; set; }
    public string Developer { get; set; }
    public string LastReview { get; set; }
    public string Message { get; set; }

    public DeBugInfo(int bugno, string developer, string lastreview)
    {
        this.BugNo = bugno;
        this.Developer = developer;
        this.LastReview = lastreview;
    }
}

应用示例：

[DeBugInfo(45, "Zara Ali", "12/8/2012", Message = "Return type mismatch")]
class Rectangle
{
    // ...
    [DeBugInfo(45, "Zara Ali", "12/8/2012", Message = "Return type mismatch")]
    public int GetArea()
    {
        // ...
    }
}

特性的应用场景

特性在实际开发中有广泛的应用，研究表明以下是常见场景：

• AOP（面向切面编程）：特性可以用于实现横切关注点，如日志记录、异常处理等。例如，通过特性标记方法，自动添加日志功能。
• 数据验证：特性可以用于标记数据模型中的属性，实现验证逻辑，如 [Required] 或自定义验证特性。
• 元数据扩展：特性可以为程序元素添加额外的描述性信息，方便运行时处理。例如，标记类或方法用于序列化或权限检查。

最佳实践

• 命名规范：自定义特性的名称通常以 “Attribute” 结尾，但应用时可以省略后缀（如 [Serializable] 代替 [SerializableAttribute]）。
• 使用反射：特性通常与反射结合使用，通过 GetCustomAttributes 方法获取特性信息。
• 避免滥用：特性应用于需要额外元数据的场景，避免过度使用影响代码可读性。

总结

C# 的特性（Attribute）是一种强大的工具，用于在程序中添加元数据并在运行时通过反射访问这些信息。理解特性可以帮助开发者更好地控制程序的行为，并为代码添加额外的描述性信息。通过学习预定义特性和自定义特性的使用，开发者可以更灵活地扩展程序的功能。

参考资源：

• C# 特性（Attribute） | 菜鸟教程
• C# 特性（Attribute） – C语言中文网