Classi statiche e membri di classi statiche (Guida per programmatori C#)

Articolo
09/12/2008

Aggiornamento: Luglio 2008

Una classe statica corrisponde fondamentalmente a una classe non statica, ma c'è una differenza: di una classe statica non è possibile creare un'istanza. In altre parole, non è possibile utilizzare la parola chiave new per creare una variabile del tipo di classe. Poiché non esiste una variabile dell'istanza, si accede ai membri di una classe statica tramite il nome stesso della classe. Ad esempio, se si dispone di una classe statica denominata UtilityClass che dispone di un metodo pubblico denominato MethodA, si chiama il metodo come mostrato nell'esempio seguente:

UtilityClass.MethodA();

Come per tutti i tipi di classi, le informazioni sul tipo di una classe statica vengono caricate da .NET Framework Common Language Runtime (CLR) durante il caricamento del programma che fa riferimento alle classi. Il programma non può specificare esattamente quando la classe verrà caricata. Tuttavia, è garantito che la classe sarà caricata, che i suoi campi saranno inizializzati e che il costruttore statico sarà chiamato prima che il programma faccia riferimento per la prima volta alla classe stessa. Un costruttore statico viene chiamato solo un volta e una classe statica rimane in memoria per la durata del dominio dell'applicazione in cui risiede il programma.

Una classe statica può essere utilizzata come un contenitore adatto per insiemi di metodi che funzionano solo sui parametri di input e non devono ottenere o impostare campi di istanza interni. Ad esempio, nella libreria di classi .NET Framework, la classe statica System.Math contiene diversi metodi che eseguono operazioni matematiche, senza alcun requisito per archiviare o recuperare dati univoci per una particolare istanza della classe Math.

Nota:
Per creare una classe non statica che consente la creazione di un'unica istanza di se stessa, vedere Implementing Singleton in C#.

Nel seguente esempio sono riportate le principali funzionalità delle classi statiche:

Contiene solo membri statici.
Non è possibile crearne istanze.
È sealed.
Non può contenere Costruttori di istanze.

La creazione di una classe statica è pertanto simile alla creazione di una classe che contiene solo membri statici e un costruttore privato, che impedisce la creazione di istanze della classe. Una classe statica presenta un indubbio vantaggio. Consente infatti al compilatore di verificare che non vengano aggiunti accidentalmente membri di istanze e quindi di garantire che non vengano create istanze di questa classe.

Le classi statiche sono sealed e pertanto non possono essere ereditate. Possono ereditare solo dalla classe Object. Le classi statiche non possono contenere un costruttore di istanza; possono però contenere un costruttore statico. Classi non statiche devono definire anche un costruttore statico se la classe contiene membri statici che richiedono un'inizializzazione più complessa. Per ulteriori informazioni, vedere la classe Costruttori statici (Guida per programmatori C#).

Esempio

Di seguito è riportato un esempio di una classe statica contenente due metodi che consentono di convertire i valori relativi alla temperatura da gradi Celsius a gradi Fahrenheit e viceversa:

public static class TemperatureConverter
{
    public static double CelsiusToFahrenheit(string temperatureCelsius)
    {
        // Convert argument to double for calculations.
        double celsius = Double.Parse(temperatureCelsius);

        // Convert Celsius to Fahrenheit.
        double fahrenheit = (celsius * 9 / 5) + 32;

        return fahrenheit;
    }

    public static double FahrenheitToCelsius(string temperatureFahrenheit)
    {
        // Convert argument to double for calculations.
        double fahrenheit = Double.Parse(temperatureFahrenheit);

        // Convert Fahrenheit to Celsius.
        double celsius = (fahrenheit - 32) * 5 / 9;

        return celsius;
    }
}

class TestTemperatureConverter
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine("Please select the convertor direction");
        Console.WriteLine("1. From Celsius to Fahrenheit.");
        Console.WriteLine("2. From Fahrenheit to Celsius.");
        Console.Write(":");

        string selection = Console.ReadLine();
        double F, C = 0;

        switch (selection)
        {
            case "1":
                Console.Write("Please enter the Celsius temperature: ");
                F = TemperatureConverter.CelsiusToFahrenheit(Console.ReadLine());
                Console.WriteLine("Temperature in Fahrenheit: {0:F2}", F);
                break;

            case "2":
                Console.Write("Please enter the Fahrenheit temperature: ");
                C = TemperatureConverter.FahrenheitToCelsius(Console.ReadLine());
                Console.WriteLine("Temperature in Celsius: {0:F2}", C);
                break;

            default:
                Console.WriteLine("Please select a convertor.");
                break;
        }

        // Keep the console window open in debug mode.
        Console.WriteLine("Press any key to exit.");
        Console.ReadKey();
    }
}
/* Example Output:
    Please select the convertor direction
    1. From Celsius to Fahrenheit.
    2. From Fahrenheit to Celsius.
    :2
    Please enter the Fahrenheit temperature: 20
    Temperature in Celsius: -6.67
    Press any key to exit.
 */

Membri statici

Una classe non statica può contenere metodi, campi, proprietà o eventi statici. È possibile chiamare il membro statico di una classe quando non sono state create istanze della classe. Al membro statico si accede sempre tramite il nome della classe, non tramite il nome dell'istanza. Di un membro statico esiste una sola copia, indipendentemente dal numero di istanze della classe create. Proprietà e metodi statici non possono accedere a campi non statici ed eventi nel tipo che li contiene e non possono accedere a una variabile dell'istanza di qualsiasi oggetto a meno che non venga esplicitamente passata in un parametro del metodo.

È più frequente dichiarare una classe non statica con alcuni membri statici, che dichiarare un'intera classe come statica. Due utilizzi comuni di campi statici sono: tenere un conteggio del numero di oggetti di cui è stata creata un'istanza o archiviare un valore che deve essere condiviso fra tutte le istanze.

I metodi statici possono essere sottoposti a overload ma non a override, perché appartengono alla classe e non a qualsiasi istanza della classe.

Sebbene non sia possibile dichiarare un campo come static const, il campo const è essenzialmente statico nel comportamento. Appartiene al tipo, non a istanze del tipo. Pertanto, non è possibile accedere ai campi const tramite la stessa notazione ClassName.MemberName utilizzata per i campi statici. Non è richiesta alcuna istanza dell'oggetto.

C# non supporta variabili locali statiche (variabili dichiarate nell'ambito del metodo).

I membri delle classi statiche vengono dichiarati utilizzando la parola chiave static prima del tipo restituito, come illustrato nel seguente esempio:

public class Automobile
{
    public static int NumberOfWheels = 4;
    public static int SizeOfGasTank
    {
        get
        {
            return 15;
        }
    }
    public static void Drive() { }
    public static event EventType RunOutOfGas;

    // Other non-static fields and properties...
}

I membri statici vengono inizializzati prima dell'accesso iniziale e prima dell'eventuale chiamata al costruttore statico, se presente. Per accedere a un membro di una classe statica, utilizzare il nome della classe anziché il nome di una variabile per specificare la posizione del membro, come illustrato nel seguente esempio:

Automobile.Drive();
int i = Automobile.NumberOfWheels;

Se la classe contiene campi statici, fornire un costruttore statico che li inizializzi al caricamento della classe.

Una chiamata a un metodo statico genera un'istruzione call in Microsoft Intermediate Language (MSIL), mentre una chiamata a un metodo di istanza genera un'istruzione callvirt che verifica anche la presenza di riferimenti a un oggetto null. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, la differenza della prestazione tra i due non è significativa.