C#中的多態(tài)深入理解

2020-01-24 02:52:07

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供稿：網(wǎng)友

封裝、繼承、多態(tài)，面向?qū)ο蟮娜筇匦裕皟身?xiàng)理解相對(duì)容易，但要理解多態(tài)，特別是深入的了解，對(duì)于初學(xué)者而言可能就會(huì)有一定困難了。我一直認(rèn)為學(xué)習(xí)OO的最好方法就是結(jié)合實(shí)踐，封裝、繼承在實(shí)際工作中的應(yīng)用隨處可見，但多態(tài)呢？也許未必，可能不經(jīng)意間用到也不會(huì)把它跟“多態(tài)”這個(gè)詞對(duì)應(yīng)起來。在此拋磚引玉，大家討論，個(gè)人能力有限，不足之處還請(qǐng)指正。

之前看到過類似的問題：如果面試時(shí)主考官要求你用一句話來描述多態(tài)，盡可能的精煉，你會(huì)怎么回答？當(dāng)然答案有很多，每個(gè)人的理解和表達(dá)不盡相同，但我比較趨向這樣描述：通過繼承實(shí)現(xiàn)的不同對(duì)象調(diào)用相同的方法，表現(xiàn)出不同的行為，稱之為多態(tài)。

例1：

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Animal();
            animals[1] = new Cat();
            animals[2] = new Dog();

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
    }

輸出如下：
Animal eat...
Cat eat...
Dog eat...

在上面的例子中，通過繼承，使得Animal對(duì)象數(shù)組中的不同的對(duì)象，在調(diào)用Eat()方法時(shí)，表現(xiàn)出了不同的行為。

多態(tài)的實(shí)現(xiàn)看起來很簡單，要完全理解及靈活的運(yùn)用c#的多態(tài)機(jī)制，也不是一件容易的事，有很多需要注意的地方。

1. new的用法
先看下面的例子。

例2：

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public new void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal a = new Animal();
            a.Eat();

Animal ac = new Cat();
ac.Eat();

            Cat c = new Cat();
            c.Eat();
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果為：
Animal eat...
Animal eat...
Cat eat...

可以看出，當(dāng)派生類Cat的Eat()方法使用new修飾時(shí)，Cat的對(duì)象轉(zhuǎn)換為Animal對(duì)象后，調(diào)用的是Animal類中的Eat()方法。其實(shí)可以理解為，使用new關(guān)鍵字后，使得Cat中的Eat()方法和Animal中的Eat()方法成為毫不相關(guān)的兩個(gè)方法，只是它們的名字碰巧相同而已。所以， Animal類中的Eat()方法不管用還是不用virtual修飾，也不管訪問權(quán)限如何，或者是沒有，都不會(huì)對(duì)Cat的Eat()方法產(chǎn)生什么影響（只是因?yàn)槭褂昧薾ew關(guān)鍵字，如果Cat類沒用從Animal類繼承Eat()方法，編譯器會(huì)輸出警告）。

我想這是設(shè)計(jì)者有意這么設(shè)計(jì)的，因?yàn)橛袝r(shí)候我們就是要達(dá)到這種效果。嚴(yán)格的說，不能說通過使用new來實(shí)現(xiàn)多態(tài)，只能說在某些特定的時(shí)候碰巧實(shí)現(xiàn)了多態(tài)的效果。

2.override實(shí)現(xiàn)多態(tài)
真正的多態(tài)使用override來實(shí)現(xiàn)的。回過去看前面的例1，在基類Animal中將方法Eat()用virtual標(biāo)記為虛擬方法，再在派生類Cat和Dog中用override對(duì)Eat()修飾，進(jìn)行重寫，很簡單就實(shí)現(xiàn)了多態(tài)。需要注意的是，要對(duì)一個(gè)類中一個(gè)方法用override修飾，該類必須從父類中繼承了一個(gè)對(duì)應(yīng)的用virtual修飾的虛擬方法，否則編譯器將報(bào)錯(cuò)。

好像講得差不多了，還有一個(gè)問題，不知道你想沒有。就是多層繼承中又是怎樣實(shí)現(xiàn)多態(tài)的。比如類A是基類，有一個(gè)虛擬方法method()（virtual修飾），類B繼承自類A，并對(duì)method()進(jìn)行重寫（override修飾），現(xiàn)在類C又繼承自類B，是不是可以繼續(xù)對(duì)method()進(jìn)行重寫，并實(shí)現(xiàn)多態(tài)呢？看下面的例子。

例3:

復(fù)制代碼代碼如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    public class WolfDog : Dog
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("WolfDog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Animal();
            animals[1] = new Dog();
            animals[2] = new WolfDog();

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
}

運(yùn)行結(jié)果為：
Animal eat...
Dog eat...
WolfDog eat...

在上面的例子中類Dog繼承自類Animal，對(duì)方法Eat()進(jìn)行了重寫，類WolfDog又繼承自Dog，再一次對(duì)Eat()方法進(jìn)行了重寫，并很好地實(shí)現(xiàn)了多態(tài)。不管繼承了多少層，都可以在子類中對(duì)父類中已經(jīng)重寫的方法繼續(xù)進(jìn)行重寫，即如果父類方法用override修飾，如果子類繼承了該方法，也可以用override修飾，多層繼承中的多態(tài)就是這樣實(shí)現(xiàn)的。要想終止這種重寫，只需重寫方法時(shí)用sealed關(guān)鍵字進(jìn)行修飾即可。

3. abstract-override實(shí)現(xiàn)多態(tài)
先在我們?cè)趤碛懻撘幌掠胊bstract修飾的抽象方法。抽象方法只是對(duì)方法進(jìn)行了定義，而沒有實(shí)現(xiàn)，如果一個(gè)類包含了抽象方法，那么該類也必須用abstract聲明為抽象類，一個(gè)抽象類是不能被實(shí)例化的。對(duì)于類中的抽象方法，可以再其派生類中用override進(jìn)行重寫，如果不重寫，其派生類也要被聲明為抽象類。看下面的例子。

例4：

復(fù)制代碼代碼如下:

public abstract class Animal
    {
　　　   public abstract void Eat();
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    public class WolfDog : Dog
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Wolfdog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Cat();
            animals[1] = new Dog();
            animals[2] = new WolfDog();

            for (int i = 0; i < animals.Length; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
    }

運(yùn)行結(jié)果為：
Cat eat...
Dog eat...
Wolfdog eat...

從上面可以看出，通過使用abstract-override可以和virtual-override一樣地實(shí)現(xiàn)多態(tài)，包括多層繼承也是一樣的。不同之處在于，包含虛擬方法的類可以被實(shí)例化，而包含抽象方法的類不能被實(shí)例化。

以上就是我對(duì)c#中多態(tài)的一些淺薄的認(rèn)識(shí)，如有錯(cuò)誤的地方，歡迎批評(píng)指正！