C#面向对象三大特性：多态

什么是多态

公司最近为了陶冶情操，养了几种动物（Animal）,有猫(Cat)、狗(Dog)、羊（Sheep），这些动物都有共同的特性，会吃(Eat)、会叫(Shout)，但是它们吃的不同，叫的也不同。既然这样，我们能不能设计一个动物类(Animal)和它的成员(Eat方法、Shout方法)来表示这些动物的共同特征，而当我们关注猫时，猫来实现这两个成员（吃鱼、喵喵叫）；当我们关注狗时，狗来实现这两个成员（吃肉和汪汪叫）。

上述例子就是一个典型的多态，就是父类的一些成员，子类继承后去重写从而实现不同的功能。

定义：同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。这就是多态，这种特性称为多态性。

多态的优缺点

好处：

简化了编程接口。它容许在类和类之间重用一些习惯性的命名，而不用为每一个新加的函数命名一个新名字。

简化代码。如果函数/方法参数中使用的是父类的类型，可以传入父类、子类的对象

局限性：

父类类型的变量，不能直接调用子类特有的方法。必须强转为子类类型的变量，才能直接调用子类特有的方法

注意：子类中如果重写了父类的方法(多态)，那么父类中的这个方法将不会再调用。

多态的分类

多态性分为两种，一种是编译时的多态性，一种是运行时的多态性。

编译时的多态性（重载）：编译时的多态性是通过重载来实现的。对于非虚的成员来说，系统在编译时，根据传递的参数、返回的类型等信息决定实现何种操作。

运行时的多态性（重写）：运行时的多态性就是指直到系统运行时，才根据实际情况决定实现何种操作。C#中运行时的多态性是通过覆写虚成员实现。 

多态的实现

编译时多态：重载（overload）

重载（overload）：重载指的是同一个类中有两个或多个名字相同但是参数（参数签名）不同的方法，(注:返回值不能区别函数是否重载)，重载没有关键字。

注意：

A.从重载的定义来看，重载是一种编译时多态

B.重载不需要事先定义可重载的方法，即没有关键字

C.重载只是针对一个类内部的几个参数不同，名称相同的方法。

我们还是用那几只陶冶情操的动物来示例说明，代码如下：

/// <summary>
/// 狗(多态：重载事例) /// </summary>
class Dog { /// <summary>
    /// 叫 /// </summary>
    public void Shout() { Console.WriteLine("汪!"); } /// <summary>
    /// 叫(重载方法) /// </summary>
    public void Shout(int count) { int i = 0; string shout = ""; do { shout += "汪！"; i++; } while (i <= count); Console.WriteLine(shout); } }

//调用
Dog dog = new Dog(); dog.Shout(); dog.Shout(5);

运行时多态：重写

重写有两种，一种是override修饰符，另一种使用new修饰符，下面会举例说明两种重写的使用方法和异同。

重写（override）：也称过载，重写是指子类对父类中虚函数或抽象函数的“覆盖”（这也就是有些书将过载翻译为覆盖的原因），但是这种“覆盖”和用new关键字来覆盖是有区别的。

/// <summary>    
/// 动物类(父类) /// </summary>
    class Animal { /// <summary>
       /// 名字 /// 说明：类和子类可访问 /// </summary>
       protected string name; /// <summary>
        /// 构造函数 /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        public Animal(string name) { this.name=name; } /// <summary>
        /// 名字(虚属性) /// </summary>
        public virtual string MyName { get { return this.name; } } /// <summary>
        /// 吃（虚方法） /// </summary>
        public virtual void Eat() { Console.WriteLine("我会吃!"); } /// <summary>
        /// 叫（虚方法） /// </summary>
        public virtual void Shout() { Console.WriteLine("我会叫！"); } } /// <summary>
    /// 狗（子类） /// </summary>
    class Dog:Animal { string myName; public Dog(string name): base(name) { myName = name; } /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性) /// </summary>
        public override string MyName { get { return "我是：狗狗，我叫："+this.name; } } /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法) /// </summary>
        public  override void Eat() { Console.WriteLine("我喜欢吃肉!"); } /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法） /// </summary>
        public override void Shout() { Console.WriteLine("汪!汪!汪！"); } }

//调用方法
Animal dog = new Dog("旺财"); string myName=dog.MyName; Console.WriteLine(myName); dog.Eat(); dog.Shout(); //运行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财 我喜欢吃肉！ 汪！汪！汪！

重写（new）

new：覆盖指的是不同类中（基类或派生类）有两个或多个返回类型、方法名、参数都相同，但是方法体不同的方法。但是这种覆盖是一种表面上的覆盖，所以也叫隐藏，被覆盖的父类方法是可以调用得到的。

/// <summary>
    /// 动物类(父类) /// </summary>
    class Animal { /// <summary>
       /// 名字 /// 说明：类和子类可访问 /// </summary>
       protected string name; /// <summary>
        /// 构造函数 /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        public Animal(string name) { this.name=name; } /// <summary>
        /// 名字(虚属性) /// </summary>
        public virtual string MyName { get { return this.name; } } /// <summary>
        /// 吃（虚方法） /// </summary>
        public virtual void Eat() { Console.WriteLine("我会吃!"); } /// <summary>
        /// 叫（虚方法） /// </summary>
        public virtual void Shout() { Console.WriteLine("我会叫！"); } } /// <summary>
    /// 狗（子类） /// </summary>
    class Dog:Animal { string myName; public Dog(string name): base(name) { myName = name; } /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性) /// </summary>
        public override string MyName { get { return "我是：狗狗，我叫："+this.name; } } /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法) /// </summary>
        public new void Eat() { Console.WriteLine("我喜欢吃肉!"); } /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法） /// </summary>
        public new void Shout() { Console.WriteLine("汪!汪!汪！"); } }

//调用方法 使用new重写，则只调用父类的方法
Animal dog = new Dog("旺财"); string myName=dog.MyName; Console.WriteLine(myName); dog.Eat(); dog.Shout(); //执行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财 我会吃！ 我会叫！

如下改一下调用方法：

//调用方法 
Dog dog = new Dog("旺财"); string myName=dog.MyName; Console.WriteLine(myName); dog.Eat(); dog.Shout(); //执行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财！ 我爱吃肉！ 汪！汪！汪！

可以看出，当派生类Dog的Eat()方法使用new修饰时，Dog的对象转换为Animal对象后，调用的是Animal类中的Eat()方法。其实可以理解为，使用new关键字后，使得Dog中的Eat()方法和Animal中的Eat()方法成为毫不相关的两个方法，只是它们的名字碰巧相同而已。所以， Animal类中的Eat()方法不管用还是不用virtual修饰，也不管访问权限如何，或者是没有，都不会对Dog的Eat()方法产生什么影响（只是因为使用了new关键字，如果Dog类没用从Animal类继承Eat()方法，编译器会输出警告）。 

严格的说，不能说通过使用new来实现多态，只能说在某些特定的时候碰巧实现了多态的效果。

要点：

1. 多态是面向对象的重要特性之一，指同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。

2. 多态分为两种：一种是编译时多态，使用重载实现；另一种是运行时多态，使用重写实现；

3. 重写有两种，一种使用override关键词，另一种使用new关键词

4. new重写实际上是对父类方法的隐藏，被覆盖的父类方法可以调用得到。因此new可以重写（或说是隐藏）的父类方法不一定要定义为虚方法或抽象方法。只是如果父类方法是虚方法或抽象方法时会覆盖父类方法，如果不是，则隐藏。

5. 当用子类创建父类的时候，如C1 c = new C2()，重写会改变父类的功能，即调用子类的功能；而覆盖（new）不会，仍然调用父类功能

6. 重载和覆盖的发生条件：

　　重载，必然发生在一个类中，函数名相同,参数类型或者顺序不同构成重载，与返回类型无关

　　重写，必然发生在基类和派生类中，其类函数用virtual修饰，派生类用override修饰

　　覆盖，在子类中写一个和基类一样名字(参数不同也算)的非虚函数,会让基类中的函数被隐藏,编译后会提示要求使用New关键字 new 修饰隐藏，在子类中可以通过new 隐藏父类的方法

7. virtual修饰符不能与private、static、abstract或者override修饰符同时使用

8. override修饰符不能与new、static或者virtual修饰符同时使用，并且重写方法只能用于重写基类中的虚方法

f.new覆盖与重写、重载的区别：

当子类与父类的参数不同时

　　当基类函数不是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载）

　　当基类函数是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载；因为参数不同，所以不是重写）

当子类与父类的参数相同时

　　当基类函数不是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载，因为基类不是虚函数，所以是隐藏不是重写）

　　当基类函数是虚函数时，基类函数将被覆盖。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载）

普通类多态Eg：

using System; namespace Traffic { class Animal { public virtual void Breed()//定义 public 修饰的 virtual 虚方法 
 { Console.WriteLine("动物需要交配来繁殖后代"); } protected virtual void Breed2()//定义 protected 修饰的 virtual 虚方法 
 { Console.WriteLine("动物需要交配来繁殖后代"); } public void DoBreed() { this.Breed2(); } } class Mantis : Animal //继承自动物类的螳螂类 
 { public override void Breed()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法 
 { Console.WriteLine("母螳螂吃掉公螳螂繁殖后代"); } protected override void Breed2()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法 
 { Console.WriteLine("母螳螂吃掉公螳螂繁殖后代"); } } class Chook : Animal //继承自动物类的鸡类 
 { public override void Breed()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法 
 { Console.WriteLine("鸡生蛋来繁殖后代"); } protected override void Breed2()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法 
 { Console.WriteLine("鸡生蛋来繁殖后代"); } } class Program { static void Main(string[] args) { Animal animal = new Animal(); animal.Breed(); Mantis mantis = new Mantis();//创建 mantis 对象 
            if (mantis is Animal)//is关键字判断对象 mantis 是否属于 Animal 类 
 { Animal mantisAnimal = mantis as Animal;//as 关键字将 mantis 对象转换为 Animal 类型对象 
                mantisAnimal.Breed();//调用Animal类型对象的 Bread 方法
 } Chook chook = new Chook(); if (chook is Animal) { Animal chookAnimal = chook as Animal; chook.Breed(); } Console.WriteLine(Environment.NewLine);//空行间隔 
 Animal animal2 = new Animal(); //animal2.DoBreed(); 
 Breed(animal2); Mantis mantis2 = new Mantis(); //mantis2.DoBreed(); 
 Breed(mantis2); Chook chook2 = new Chook(); chook2.DoBreed(); //Breed(chook2);
 } static void Breed(Animal animal)//定义参数类型为父类型的 Breed 方法 
 { animal.DoBreed(); } } }

代码分析：

1.定义 Mantis 和 Chook 类的时候重写了 Breed 方法

2.Animal mantisAnimal = mantis as Animal;//as 关键字将 mantis 对象转换为 Animal 类型对象，此时并未创建新的对象，只是将原来的对象转换了类型，mantis 和 mantisAnimal 指向同一个对象

3.代码示例是以两种不同的方式，一种是简单示例，一种是复杂示例

运行结果：

抽象类多态：             

抽象类不能实例化，抽象方法只能在抽象类中定义，在定义抽象类的子类时必须将抽象类中定义的抽象方法重写。

抽象类多态Eg：

using System; namespace Traffic { abstract class Animal { public abstract void Breed();//定义 public 修饰的 abstract 抽象方法 
        protected abstract void Breed2();//定义 protected 修饰的 abstract 虚方法 
        public void DoBreed() { this.Breed2(); } } class Mantis : Animal //继承自动物类的螳螂类 
 { public override void Breed()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法
 { Console.WriteLine("母螳螂吃掉公螳螂繁殖后代"); } protected override void Breed2()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法
 { Console.WriteLine("母螳螂吃掉公螳螂繁殖后代"); } } class Chook : Animal //继承自动物类的鸡类 
 { public override void Breed()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法
 { Console.WriteLine("鸡生蛋来繁殖后代"); } protected override void Breed2()//override重写父类Animal类型定义的繁殖方法
 { Console.WriteLine("鸡生蛋来繁殖后代"); } } class Program { static void Main(string[] args) { Mantis mantis = new Mantis();//创建 mantis 对象
            if (mantis is Animal)//is关键字判断对象 mantis 是否属于 Animal 类
 { Animal mantisAnimal = mantis as Animal;//as 关键字将 mantis 对象转换为 Animal 类型对象
                mantisAnimal.Breed();//调用Animal类型对象的 Bread 方法
 } Chook chook = new Chook(); if (chook is Animal) { Animal chookAnimal = chook as Animal; chook.Breed(); } Console.WriteLine(Environment.NewLine);//空行间隔
 Mantis mantis2 = new Mantis(); //mantis2.DoBreed();
 Breed(mantis2); Chook chook2 = new Chook(); chook2.DoBreed(); //Breed(chook2);
 } static void Breed(Animal animal)//定义参数类型为父类型的 Breed 方法 
 { animal.DoBreed(); } } }

运行结果：

接口多态Eg：

using System; namespace Traffic { interface IAnimal { void Breed();//声明接口成员
 } class Mantis : IAnimal //继承自接口的螳螂类
 { public void Breed()//类继承接口后，必须将接口声明的全部成员都实现
 { Console.WriteLine("母螳螂吃掉公螳螂繁殖后代"); } } class Chook : IAnimal //继承自接口的鸡类
 { public void Breed() { Console.WriteLine("鸡生蛋来繁殖后代"); } } class Program { static void Main(string[] args) { Mantis mantis = new Mantis();//创建 mantis 对象
            if (mantis is IAnimal)//is关键字判断对象 mantis 是否属于 Animal 类
 { IAnimal imantis = mantis as IAnimal;//as 关键字将 mantis 对象转换为 Animal 类型对象
                imantis.Breed();//调用Animal类型对象的 Bread 方法
 } IAnimal ichook = new Chook();//创建鸡对象后直接转换为 IAnimal 接口类型变量 ichook
 ichook.Breed(); Console.WriteLine(Environment.NewLine);//空行间隔
 Mantis mantis2 = new Mantis(); Breed(mantis2); Chook chook2 = new Chook(); Breed(chook2); Console.ReadLine(); } static void Breed(IAnimal animal)//定义参数类型为父类型的 Breed 方法 
 { animal.Breed(); } } }

运行结果：

 

 

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