深入浅出OOP(二): 多态和继承

2017-01-07 10:38:34来源:oschina作者:乐搏学院人点击

第七城市

本文是深入浅出OOP第二篇,主要说说继承的话题。

继承的介绍

在OOP中,继承有如下的定义:

继承是一种OOP的机制,用于派生继承预定义的类


在这个继承关系中,预定义的类是基类,新类是子类


继承常常用于实现代码重用


继承允许子类复用基类非private的的数据和方法

继承的实现

创建一个Console工程,命名为InheritanceAndPolymorphism。添加ClassA、ClassB类,并拷贝下面的代码:


ClassA:classClassA
{
}
ClassB:classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay2");
}
}

在Program.cs中,调用ClassA


classProgram
{staticvoidMain(string[]args)
{
ClassAa=newClassA();
a.Display1();
}
}

如果运行,肯定会报错的。



Error:'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' does not contain a definition for 'Display1' and no extension method 'Display1' accepting a first argument of type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' could be found



因为我们在ClassA中未定义Display1的方法。 下面我们重写,使ClassA继承自ClassB。


ClassA:classClassA:ClassB
{
}
ClassB:classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay2");
}
}

再次运行,结果如下:



ClassB Display1



ClassA已经可以访问其基类的Display1函数了,这个简单的实例说明了继承可复用基类的妙处,下面这张图以父子财产继承关系说明了继承的意义


image

再来看另外一个场景,假设ClassA也有一个Display1函数,签名和其基类一样的:


classClassA:ClassB
{publicvoidDisplay1()
{
System.Console.WriteLine("ClassADisplay1");
}
}
ClassB:classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay2");
}
}

执行后结果如下:



ClassA Display1



看起来结果是对的,ClassA默认调用了自己的Display1函数,但是Visual Studio有一个警告:



Warning: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA.Display1()' hides inherited member 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB.Display1()'. Use thenewkeyword if hiding was intended.



C#中对方法的调用首先是查询ClassA自己中有无Display1函数,再查询其基类有无Display1函数。在基类和子类出现同样函数的情况现实项目中是存在的,可能是基类代码过于陈旧了,子类既想用同签名的函数,又无法停止基类的同签名函数,故会出现这样的警告---尽管逻辑正确,但是这种设计还是有一些瑕疵的。

我们再试试在CalssA中通过base调用基类同名方法的情况:


ClassA:classClassA:ClassB
{publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassADisplay1");base.Display1();
}
}
ClassB:classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay2");
}
}

执行结果如下:



ClassA Display1


ClassB Display1



这个实验说明C#提供了base关键词,用于在继承中子类调用基类的函数或者变量(非private类型)。

image

同样的,在ClassA.Display1中调用其基类的Display2也是可以的,代码如下所示:


///
///ClassB:actingasbaseclass
///

classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay2");
}
}///
///ClassA:actingasderivedclass///

classClassA:ClassB
{publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassADisplay1");base.Display2();
}
}///
///Program:usedtoexecutethemethod.///ContainsMainmethod.///

classProgram
{staticvoidMain(string[]args)
{
ClassAa=newClassA();
a.Display1();
Console.ReadKey();
}
}

执行结果如下:


ClassA Display1


ClassB Display2

那么可否通过基类调用其子类的函数呢?


///
///ClassB:actingasbaseclass
///

classClassB
{publicintx=100;publicvoidDisplay1()
{
Console.WriteLine("ClassBDisplay1");
}
}///
///ClassA:actingasderivedclass///

classClassA:ClassB
{publicvoidDisplay2()
{
Console.WriteLine("ClassADisplay2");
}
}///
///Program:usedtoexecutethemethod.///ContainsMainmethod.///

classProgram
{staticvoidMain(string[]args)
{
ClassBb=newClassB();
b.Display2();
Console.ReadKey();
}
}

运行报错:


Error: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' does not contain a definition for 'Display2' and no extension method 'Display2' accepting a first argument of type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' could be found


原因是继承无法实现逆向调用,既基类无法调用子类。


除了构造函数和析构函数,子类继承了其基类的一些(包括private的成员变量和成员函数,只是无法访问)。


在C#中,一个类默认继承的是object类型,object是C#所有引用类型的基类;同时,继承具有传递性,如ClassC继承自ClassB,ClassB继承自ClassA,则ClassC可完全复用ClassA的数据和函数---ClassC继承了ClassA。


C#中所有的类型都可被继承吗?


publicclassClassW:System.ValueType
{
}publicclassClassX:System.Enum
{
}publicclassClassY:System.Delegate
{
}publicclassClassZ:System.Array
{
}
执行结果:

'InheritanceAndPolymorphism.ClassW' cannot derive from special class 'System.ValueType'


'InheritanceAndPolymorphism.ClassX' cannot derive from special class 'System.Enum'


'InheritanceAndPolymorphism.ClassY' cannot derive from special class 'System.Delegate'


'InheritanceAndPolymorphism.ClassZ' cannot derive from special class 'System.Array'

运行的结果让人抓狂


image

在C#中,自定义类无法继承自C#内置的一些类,如System.ValueType,System.Enum,System.Delegate,System.Array, etc。

下面这个例子我们再看看C++中的多类继承是否可在C#中实现:


publicclassClassW
{
}publicclassClassX
{
}publicclassClassY:ClassW,ClassX
{
}

执行结果:


Compile time Error: Class 'InheritanceAndPolymorphism.ClassY' cannot have multiple base classes: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW' and 'ClassX'.

执行结论是:C#仅支持单类继承,不支持C++的这种星型继承关系。 要使用星型继承关系,请用接口实现。

那么可否实现循环依赖继承呢?


publicclassClassW:ClassY
{
}publicclassClassX:ClassW
{
}publicclassClassY:ClassX
{
}

代码逻辑很简单,ClassW继承自ClassY,ClassX继承自ClassW, ClassY继承自ClassX。


但是编译后报错了:


Error: Circular base class dependency involving 'InheritanceAndPolymorphism.ClassX' and 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW'.


image

我们得出一个结论,C#中不许环形依赖继承。

实例对象的是否可赋值
ClassB:publicclassClassB
{publicintb=100;
}
ClassA:publicclassClassA
{publicinta=100;
}

Program.cs 代码如下


///
///Program:usedtoexecutethemethod.///ContainsMainmethod.///

publicclassProgram
{privatestaticvoidMain(string[]args)
{
ClassBclassB=newClassB();
ClassAclassA=newClassA();
classA=classB;
classB=classA;
}
}

我们尝试判断ClassA、ClassB的对象是否可赋值。


编译的结果是:报错了


Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'


image


尽管ClassA和ClassB里面的数据成员变量a数据一致,都为100,但是这里用等号比较的是类型--引用地址,故无法进行赋值。

我们再来试试继承关系的:


publicclassClassB
{publicintb=100;
}publicclassClassA:ClassB
{publicinta=100;
}///
///Program:usedtoexecutethemethod.///ContainsMainmethod.///

publicclassProgram
{privatestaticvoidMain(string[]args)
{
ClassBclassB=newClassB();
ClassAclassA=newClassA();
classA=classB;
classB=classA;
}
}

ClassA继承自ClassB,我们希望可以直接赋值其实例对象。

运行结果如下:


Error: Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'.


运行结论:C#中子类对象可直接赋值给基类对象,基类对象需要往下强转。代码修改如下:


publicclassClassB
{publicintb=100;
}publicclassClassA:ClassB
{publicinta=100;
}///
///Program:usedtoexecutethemethod.///ContainsMainmethod.///

publicclassProgram
{privatestaticvoidMain(string[]args)
{
ClassBclassB=newClassB();
ClassAclassA=newClassA();
classB=classA;
classA=(ClassA)classB;
}
}

这样编译就通过了。


如果ClassA不继承自ClassB,则这种强转在C#中是会报错的:


Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'


Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'


本节结论

无法阻止子类覆盖基类同签名方法


继承关系是子类的同签名方法先查找,再查找其基类的


base关键字被C#用于在子类中调用基类函数、变量


继承关系不可逆转


除了构造函数、析构函数,子类继承了基类的一些


自定义类默认继承自Object类型,但是C#的这些类型不能被继承:System.ValueType,System.Enum,System.Delegate,System.Array, etc.


C#不支持从多类继承


C#不支持循环继承


子类对象可直接赋值给基类,反之需要强转


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原文地址:Diving in OOP (Day 2): Polymorphism and Inheritance (Inheritance)

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