C#索引器详解：让对象像数组一样被访问

索引器是C#中一个强大而实用的特性，它允许我们像访问数组一样访问类的成员。本文将全面介绍索引器的概念、语法、实现方式以及实际应用场景。

索引器基础概念

索引器（Indexer）是一组get和set访问器，与属性类似，但有以下关键区别：

• 访问方式：索引器使用索引运算符[]而非点运算符.来访问
• 数据表示：属性通常表示单个数据成员，而索引器通常表示多个数据成员
• 参数要求：索引器必须至少有一个参数，而属性不需要参数
  索引器的核心优势在于提供了一种更直观、更数组化的方式来访问对象的内部数据，特别是在处理包含多个相似数据成员的对象时。

索引器声明语法

声明索引器的基本语法如下：

public 返回类型 this[参数类型 参数名]
{
    get { /* 获取逻辑 */ }
    set { /* 设置逻辑 */ }
}

关键点：

• 使用this关键字代替名称
• 参数列表在方括号中
• 必须至少有一个参数
• 可以只有get或set，也可以两者都有

索引器实现详解
set访问器工作原理
当对索引器赋值时，set访问器被调用：

隐式参数value包含要赋的值
索引参数决定数据存储位置

set {
    switch(index) {
        case 0: LastName = value; break;
        case 1: FirstName = value; break;
        // ...
    }
}

get访问器工作原理
当从索引器取值时，get访问器被调用：

• 索引参数决定返回哪个值
• 必须返回与索引器声明类型匹配的值

get {
    return index switch {
        0 => LastName,
        1 => FirstName,
        _ => throw new ArgumentOutOfRangeException()
    };
}

实际应用示例

Employee类索引器实现

public class Employee 
{
    public string LastName;
    public string FirstName;
    public string CityOfBirth;
 
    public string this[int index]
    {
        get => index switch {
            0 => LastName,
            1 => FirstName,
            2 => CityOfBirth,
            _ => throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(index))
        };
        set {
            switch(index) {
                case 0: LastName = value; break;
                case 1: FirstName = value; break;
                case 2: CityOfBirth = value; break;
                default: throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(index));
            }
        }
    }
}

使用方式：

var emp = new Employee();
emp[0] = "张";    // 设置LastName 
emp[1] = "三";    // 设置FirstName 
Console.WriteLine(emp[0]);  // 输出LastName 

温度记录类示例

public class TemperatureRecord 
{
    private readonly float[] temps = new float[24];
    
    public float this[int hour]
    {
        get => hour switch {
            >= 0 and < 24 => temps[hour],
            _ => throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(hour))
        };
        set {
            if (hour is >= 0 and < 24)
                temps[hour] = value;
            else 
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(hour));
        }
    }
}

高级特性：索引器重载

类可以包含多个索引器，只要它们的参数列表不同：

public class MultiIndexer 
{
    private string[,] data = new string[10,10];
    
    // 单参数索引器 
    public string this[int row] {
        get => data[row, 0];
        set => data[row, 0] = value;
    }
    
    // 双参数索引器 
    public string this[int row, int col] {
        get => data[row, col];
        set => data[row, col] = value;
    }
    
    // 字符串参数索引器 
    public int this[string name] {
        get => Array.FindIndex(data, x => x == name);
    }
}

索引器使用注意事项

• 性能考虑：频繁使用的索引器应保持简单，避免复杂逻辑
• 参数验证：始终验证索引参数的有效性
• 异常处理：对无效索引应抛出ArgumentOutOfRangeException
• 不可滥用：仅在确实需要数组式访问时使用，否则使用属性更合适
• 静态限制：索引器不能声明为static，必须是实例成员

索引器与属性的对比

总结

C#索引器是一种强大的语言特性，它：

• 使对象能够像数组一样被访问
• 提高了代码的可读性和简洁性
• 支持重载，提供多种访问方式
• 需要合理设计参数和访问逻辑

在实际开发中，索引器特别适用于集合类、矩阵类、配置类等需要按索引或键访问的场景。正确使用索引器可以显著提升代码的表达力和易用性。