继承和多态的基本概念

继承

• 允许无需重新改写现有类，重用现有类（基类，亦称超类、父类）去创建新类（子类，亦称派生类）

• C#所有类继承于Object类
  

• 多态性
  对象可以表示多个类型的能力，以自己的方式响应同一消息

继承的类型

实现继承

• 一个类型派生于一个基类型，派生类具有基类的所有非私有（非private）数据和行为

• 派生类型的每个方法采用基类型的实现代码，除非在派生类型的定义中指定重写该方法的实现代码

• 一般用于增加现有类型的功能，或许多相关的类型共享一组重要的公共功能的场合

接口继承

• 一个类型实现若干接口，接口仅包含方法的签名，不继承任何实现代码

• 一般用于指定该类型具有某类可用的特性，在接口中定义通用的实现代码是没有意义的

• 接口即契约，类型派生于接口，即保证该类提供该接口规定的功能

继承

派生类

[类修饰符] class 类名 [: 基类] {类体；}

• 在类名称后放置一个冒号，然后在冒号后指定要从中继承的类（即基类）
• C#的一个派生类只能继承于一个基类

class Point    //等同于：class Point : Object
{
    int x, y;
}
class ColoredPoint : Point  //派生类，从Point派生
{
    int color;
}
class Colored3dPoint : ColoredPoint//派生类，从ColoredPoint派生
{
    int z;
}

base关键字

用于从派生类中访问基类的成员
base(参数)：指定创建派生类实例时应调用的基类构造函数
base.方法(参数)：调用基类上已被其他方法重写的方法
base.字段名：访问基类的数据成员

不能从静态方法中使用 base 关键字
只能在实例构造函数、实例方法或实例访问器中使用

public class Person 
//等同于：class Person : Object
{ 
    public String name;  public int age;
    public Person(String name, int age) 
//基类构造函数
    { 
        this.name = name;  this.age = age;
    }
    public void print()  //基类的实例方法
    {             
        Console.Write("name={0},age={1}", this.name, this.age);
    }
}
public class Student : Person //派生类
{          
    public String studentID;
    public Student(String name, int age, String id)
        : base(name, age) 
//派生类构造函数，使用base调用基类构造函数
    { 
        this.studentID = id;
    }
    public new void print()
    {
        base.print();          
//使用base调用基类的方法
        Console.WriteLine(",studentID={0}", this.studentID);
    }
}

构造函数的调用

构造函数不能被继承，也不能被覆盖，名称必须与类名相同
通过关键字new创建对象实例时，会根据传入的参数调用相匹配的构造函数
调用构造函数前，需要先调用其基类的构造函数

类成员的继承

通过继承，派生类继承基类中除构造函数之外的所有成员
与基类成员的访问修饰符无关

类成员的隐藏

如果在派生类中声明了与继承的成员同名的成员，则该重名成员将隐藏从基类继承的同名成员变量

class Parent  // 基类Parent
{
    public String name;
    public String sex;
}
class Child : Parent      // 派生类Child
{
    public String name;  
// 成员变量，隐藏从基类继承的同名成员变量name
    public Child(String name, String sex) // 构造函数
    {
        this.name = name;            
//this.name引用Child声明的成员变量
        this.sex = sex;               
//this.sex引用从Parent继承的成员变量
        base.name = name + "'s parent"; 
//base.name引用从基类Parent继承的同名成员变量name
    }
    public void print()
    {
        Console.WriteLine(this.name + " " + this.sex + " " + base.name);
    }
}

继承：虚方法和隐藏方法

• 虚方法
  在基类中，使用virtual关键字声明的方法

• 隐藏方法
  在派生类中，使用new关键字声明的与基类中相同签名的方法
  派生类中相同签名方法重新定义了基类中的方法，即隐藏了基类中的同名方法

• 重写方法
  在派生类中，使用关键字override声明的与基类中相同签名的方法

• 基类的虚方法声明用于引入新方法
• 派生类的重写方法用于使继承的虚方法专用化
• 虚方法和重写方法主要用于实现多态

抽象类和抽象方法

抽象类

• 将关键字 abstract 置于关键字 class 的前面可以将类声明为抽象类

• 抽象类不能实例化(不能用new)，一般用于提供多个派生类可共享的基类的公共定义

• 可以定义抽象类型的变量，但其值必须为 null，或者是其派生的非抽象类的实例的引用

• 允许（但不要求）抽象类包含抽象成员

• 抽象类不能被密封

• 当从抽象类派生非抽象类时，这些非抽象类必须实现所继承的所有抽象成员，从而重写那些抽象成员

抽象方法

抽象类中通过将关键字 abstract 添加到实例方法的返回类型的前面可以定义抽象方法

• 只允许在抽象类中声明抽象方法
• 抽象方法同时隐含为虚方法，但不能有virtual修饰符
• 抽象类的派生类如果是非抽象类，则必须重写抽象基类的所有抽象方法
• 派生类中，不能用base直接引用抽象基类的抽象方法

 abstract class Animal      
// 基类Animal：抽象类
    {
        public String name;
        public abstract void SayHi();
     public Animal(String name) 
     { this.name = name; }  //构造函数
    }

    class Dog : Animal        // 派生类Dog
    {    //重写SayHi()
public override void SayHi() { Console.WriteLine(this.name + " Wow Wow!"); }
public Dog(String name) : base(name) { }   
//构造函数
    }

    class Cat : Animal        // 派生类Cat
    {  //重写SayHi()
        public override void SayHi() { Console.WriteLine(this.name + " Mew Mew!"); }
        public Cat(String name) : base(name) { }            //构造函数
    }

    //class Horse : Animal { } //编译错误，非抽象类Horse继承了抽象类Animal，但未实现抽象方法
    abstract class Fish : Animal //编译OK，抽象类Fish继承了抽象类Animal，但未实现抽象方法
    {
        public Fish(String name) : base(name) { }
    }

密封类和密封方法

密封类

通过将关键字 sealed 置于关键字 class 的前面，可以将类声明为密封类

• 不能用作基类，也不能是抽象类
• 主要用于防止非有意的派生
• 如果实例方法声明包含sealed 修饰符，则它必须也包含 override 修饰符
• 把类或方法声明为抽象，表示该类或方法必须被重写或继承；而把类或方法声明为密封，表示该类或方法不能重写或继承

接口

接口定义协定

• 接口类似于抽象基类，不能实例化
• 接口只指定实现该接口的类或结构必须提供的成员，不提供实现
• 继承接口的任何非抽象类型必须实现接口的所有成员
• 接口可以包含事件、索引器、方法和属性，但不能包含字段

接口成员

• 接口成员只能包含方法、属性、索引器和事件的声明
• 所有接口成员都隐式地具有public访问属性，不能包含任何修饰符

接口实现

接口可由类和结构实现

[类修饰符] class 类名：基接口列表
{
     类体；
}

接口分部与继承

public interface IDimensions  //基类：接口IDimensions
{
    float getLength(); float getWidth();
}
  public class Box : IDimensions    //派生类Box
  {
    float length;  float width;
    Box(float length, float width)
    {
        this.length = length;  this.width = width;
    }
    public float getLength() { return length;}
    public float getWidth() { return width; }
  }

多态

• 派生类对象可以表示多个类型的能力

• 类方法多态性的实现有两种方式：方法重载和方法重写

在这里插入图片描述

重载

class P0 // 基类
{ 
    public void MethodA(){Console.WriteLine("调用类P0的方法methodA()");}
}
class C0 : P0 // 派生类
{ 
    public void MethodA(String str1) //重载方法：重载从基类继承的MethodA()
    { 
      Console.WriteLine("调用类C0的方法MethodA()：" + str1);
    }
    public void MethodB(String str1) //重载方法：重载MethodB(int a)
    { 
      Console.WriteLine("调用C0类的实例方法MethodB(String str1)：" + str1);
    }
    public void MethodB(int a) // 重载方法：重载MethodB(String str1)
    { 
      Console.WriteLine("调用C0类的实例方法MethodB(int a)：" + a);
    }
}

重写

class A0 // 基类
{ 
    public virtual void MethodA()
    {
        Console.WriteLine("调用A0的类的实例方法MethodA()");
    }
}
class A01 : A0 // 派生类
{ 
    public override void MethodA()//重写方法：重写从基类A0继承的方法
    {    
        Console.WriteLine("调用A01的类的实例方法MethodA()");
    }
}
class A02 : A0 // 派生类
{
    public override void MethodA()//重写方法：重写从基类A0继承的方法
    {    
        Console.WriteLine("调用A02的类的实例方法MethodA()");
    }
}