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詳解C#中多態(tài)性學(xué)習(xí)/虛方法/抽象方法和接口的用法

更新時(shí)間：2023年03月28日 10:43:36 作者：letmebaby

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#中多態(tài)性學(xué)習(xí)、虛方法、抽象方法和接口的用法的相關(guān)知識(shí)，文中的示例代碼講解詳細(xì)，感興趣的小伙伴可以了解一下

1. 多態(tài)性定義

C#中的多態(tài)性是OOP（面向?qū)ο缶幊蹋┑囊粋€(gè)基本概念，它允許一個(gè)對(duì)象在不同情況下表現(xiàn)出不同的行為，以增強(qiáng)代碼的可重用性和靈活性。

根據(jù)網(wǎng)上的教程，我們得知C#多態(tài)性分為兩類，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。但實(shí)際上，C#沒有嚴(yán)格的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)多態(tài)性的分法。之所以這么分，還是為了我們便于理解，我們沿用這個(gè)思維來大概分類：

采用函數(shù)重載或運(yùn)算符重載方法的，屬于靜態(tài)多態(tài)性；

采用虛方法、抽象方法、接口等方式，屬于動(dòng)態(tài)多態(tài)性。

拓展：

在靜態(tài)多態(tài)性中，函數(shù)的響應(yīng)是在編譯時(shí)發(fā)生的。在動(dòng)態(tài)多態(tài)性中，函數(shù)的響應(yīng)是在運(yùn)行時(shí)發(fā)生的。什么意思呢？

在靜態(tài)語(yǔ)言中，許多多態(tài)性的特性可以在編譯時(shí)確定，編譯器可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型的信息來確定方法的調(diào)用方式。

而在動(dòng)態(tài)語(yǔ)言中，數(shù)據(jù)類型的確定通常是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的，這種行為被稱為動(dòng)態(tài)多態(tài)性。

2. 函數(shù)重載示例

函數(shù)重載是指在同一個(gè)類中，定義多個(gè)方法，它們的方法名相同，但是參數(shù)類型、參數(shù)數(shù)量、參數(shù)順序不同。以下是一個(gè)函數(shù)重載的例子：

public class Calculator
{
    public int Add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
    public int Add(int a, int b, int c)
    {
        return a + b + c;
    }
    public float Add(float a, float b)
    {
        return a + b;
    }
    public double Add(double a, double b)
    {
        return a + b;
    }
}

在這個(gè)例子中，Calculator類定義了4個(gè)Add()方法，它們的方法名相同但是參數(shù)列表不同（分別有2個(gè)整型參數(shù)、3個(gè)整型參數(shù)、2個(gè)浮點(diǎn)型參數(shù)、2個(gè)雙精度浮點(diǎn)型參數(shù)）。這些方法根據(jù)聲明的參數(shù)類型和數(shù)量而得到不同的簽名，因此構(gòu)成函數(shù)重載，當(dāng)調(diào)用Add()方法時(shí)，編譯器會(huì)根據(jù)參數(shù)的類型和數(shù)量來選擇正確的方法重載進(jìn)行調(diào)用。

3. 虛方法示例

虛方法和重寫（override）方法：在父類中聲明一個(gè)虛方法，子類可以重寫該方法并實(shí)現(xiàn)自己的行為。在運(yùn)行時(shí)，程序根據(jù)對(duì)象的實(shí)際類型調(diào)用相應(yīng)的方法。這種方式也稱為“消除靜態(tài)綁定”。

注意事項(xiàng)：虛方法是使用關(guān)鍵字 virtual 聲明的。同時(shí)繼承類中的重寫虛函數(shù)需要聲明關(guān)鍵字 override 。下面是一個(gè)示例：

// 定義一個(gè)Animal類和其子類
class Animal
{
    public virtual void Speak()
    {
        Console.WriteLine("I am an animal.");
    }
}

class Dog : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine("Woof!");
    }
}

class Cat : Animal
{
    public override void Speak()
    {
        Console.WriteLine("Meow!");
    }
}

// 示例程序
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Animal[] animals = new Animal[2];
        animals[0] = new Dog();
        animals[1] = new Cat();

        foreach (Animal animal in animals)
        {
            animal.Speak();
        }

        Console.ReadKey();
    }
}

在這個(gè)例子中，Animal類中聲明了一個(gè)虛方法Speak()，它的子類 Dog 和 Cat 分別對(duì)該方法進(jìn)行了重寫。在Main 方法中，創(chuàng)建了一個(gè) Animal 數(shù)組，其中存放了 Dog 和 Cat 的實(shí)例。在foreach循環(huán)中，程序根據(jù)實(shí)際對(duì)象類型調(diào)用了不同的Speak()方法，實(shí)現(xiàn)了多態(tài)性的效果。

小拓展：關(guān)鍵字重寫 override 與覆蓋 new 較為容易搞混，有關(guān)兩者區(qū)別可移步：C#中重寫(override)及覆蓋(new)的區(qū)別詳解。

4. 抽象方法示例

抽象方法是在抽象類中定義的，它沒有具體實(shí)現(xiàn)的代碼，而只是定義了方法的名稱、參數(shù)和返回值類型等信息。抽象方法必須在子類中進(jìn)行完整的實(shí)現(xiàn)，否則子類本身也必須定義為抽象類。使用abstract關(guān)鍵字來定義抽象類和抽象方法。

下面的示例演示了如何定義并使用抽象方法：

abstract class Shape 
{
  public abstract double Area(); // 定義抽象方法Area()
}
// 派生類Rectangle繼承抽象類Shape
class Rectangle : Shape  
{
  double width, height;

  public Rectangle(double w, double h) 
  {
    width = w;
    height = h;
  }
  
  public override double Area() // 實(shí)現(xiàn)抽象方法Area()
  {
    return width * height;
  }
}

class Triangle : Shape  
{
  double baseValue, height;

  public Triangle(double bv, double h) 
  {
    baseValue = bv;
    height = h;
  }
  
  public override double Area() // 實(shí)現(xiàn)抽象方法Area()
  {
    return baseValue * height * 0.5;
  }
}

class Program 
{
  static void Main(string[] args) 
  {
    Rectangle r = new Rectangle(5, 8);
    Console.WriteLine("矩形的面積 = {0}", r.Area());

    Triangle t = new Triangle(5, 8);
    Console.WriteLine("三角形的面積 = {0}", t.Area());
  }
}

上面的代碼定義了Shape類和兩個(gè)派生類Rectangle和Triangle。Shape類中定義了一個(gè)抽象方法Area()，并在Rectangle和Triangle中實(shí)現(xiàn)了這個(gè)抽象方法。在Main方法中，創(chuàng)建了一個(gè)Rectangle對(duì)象 r 和一個(gè)Triangle對(duì)象 t，并分別調(diào)用它們的Area()方法計(jì)算出它們的面積。

5. 接口示例

C#接口是一種約定，是一個(gè)抽象的類型，它定義了一組公共的方法、屬性、索引器和事件，這些成員沒有實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)代碼，只定義了接口的行為。

5.1 接口語(yǔ)法

定義接口的語(yǔ)法如下：

interface 接口名稱
{
方法1
方法2
屬性1
索引器1
事件1
}

其中，方法、屬性、索引器和事件都是接口的成員，它們都沒有實(shí)現(xiàn)，只是定義了行為的名稱和參數(shù)。

方法定義的語(yǔ)法如下：返回類型方法名稱(參數(shù)列表);

屬性定義的語(yǔ)法如下：屬性類型屬性名稱 { get; set; }

索引器定義的語(yǔ)法如下：索引器類型 this[索引器參數(shù)] { get; set; }

事件定義的語(yǔ)法如下：event 事件委托類型事件名稱;

其中，事件委托類型是一個(gè)Delegate類型。

5.2 接口使用示例

定義一個(gè)接口之后，可以通過繼承或?qū)崿F(xiàn)來使用接口。接口的繼承使用“：”符號(hào)，需要注意的是，如果一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口，那么它必須實(shí)現(xiàn)接口中所有的方法和屬性。下面是接口示例：

interface IShape
{
  double Perimeter();
  double Area();
}

interface ICircle : IShape
{
  double Radius { get; set; }
}

interface IRectangle : IShape
{
  double Width { get; set; }
  double Height { get; set; }
}

class Circle : ICircle
{
  public double Radius { get; set; }

  public double Perimeter()
  {
    return 2 * Math.PI * Radius;
  }

  public double Area()
  {
    return Math.PI * Radius * Radius;
  }
}

class Rectangle : IRectangle
{
  public double Width { get; set; }
  public double Height { get; set; }

  public double Perimeter()
  {
    return 2 * (Width + Height);
  }

  public double Area()
  {
    return Width * Height;
  }
}

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    Circle c = new Circle();
    c.Radius = 1;
    Console.WriteLine("Circle:  Perimeter = {0}, Area = {1}", c.Perimeter(), c.Area());

    Rectangle r = new Rectangle();
    r.Width = 2;
    r.Height = 3;
    Console.WriteLine("Rectangle:  Perimeter = {0}, Area = {1}", r.Perimeter(), r.Area());
  }
}

上面的代碼定義了IShape、ICircle和IRectangle三個(gè)接口、以及Circle和Rectangle兩個(gè)類。其中，Circle類實(shí)現(xiàn)了ICircle接口，Rectangle類實(shí)現(xiàn)了IRectangle接口。在Main方法中，創(chuàng)建了一個(gè)Circle對(duì)象和一個(gè)Rectangle對(duì)象，并給它們的屬性賦值。然后分別調(diào)用了Circle和Rectangle對(duì)象的Perimeter()和Area()方法輸出結(jié)果。

運(yùn)行程序，輸出以下結(jié)果：