C# 多態理解


 封裝、繼承、多態,面向對象的三大特性,前兩項理解相對容易,但要理解多態,特別是深入的了解,對於初學者而言可能就會有一定困難了。我一直認為學習OO的最好方法就是結合實踐,封裝、繼承在實際工作中的應用隨處可見,但多態呢?也許未必,可能不經意間用到也不會把它跟“多態”這個詞對應起來。在此拋磚引玉,大家討論,個人能力有限,不足之處還請指正。
   

    之前看到過類似的問題:如果面試時主考官要求你用一句話來描述多態,盡可能的精煉,你會怎么回答?當然答案有很多,每個人的理解和表達不盡相同,但我比較趨向這樣描述:通過繼承實現的不同對象調用相同的方法,表現出不同的行為,稱之為多態。

 

例1:

 
代碼
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對象數組中的不同的對象,在調用Eat()方法時,表現出了不同的行為。

多態的實現看起來很簡單,要完全理解及靈活的運用c#的多態機制,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

 

 
代碼
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();
        }
    }

 

 

運行結果為:

Animal eat...

Animal eat...

Cat eat...

 

可以看出,當派生類Cat的Eat()方法使用new修飾時,Cat的對象轉換為Animal對象后,調用的是Animal類中的Eat()方法。其實可以理解為,使用new關鍵字后,使得Cat中的Eat()方法和Animal中的Eat()方法成為毫不相關的兩個方法,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,也不管訪問權限如何,或者是沒有,都不會對Cat的Eat()方法產生什么影響(只是因為使用了new關鍵字,如果Cat類沒用從Animal類繼承Eat()方法,編譯器會輸出警告)。

 

我想這是設計者有意這么設計的,因為有時候我們就是要達到這種效果。嚴格的說,不能說通過使用new來實現多態,只能說在某些特定的時候碰巧實現了多態的效果。

 

 

2.override實現多態

真正的多態使用override來實現的。回過去看前面的例1,在基類Animal中將方法Eat()用virtual標記為虛擬方法,再在派生類Cat和Dog中用override對Eat()修飾,進行重寫,很簡單就實現了多態。需要注意的是,要對一個類中一個方法用override修飾,該類必須從父類中繼承了一個對應的用virtual修飾的虛擬方法,否則編譯器將報錯。

 

好像講得差不多了,還有一個問題,不知道你想沒有。就是多層繼承中又是怎樣實現多態的。比如類A是基類,有一個虛擬方法method()(virtual修飾),類B繼承自類A,並對method()進行重寫(override修飾),現在類C又繼承自類B,是不是可以繼續對method()進行重寫,並實現多態呢?看下面的例子。

 

例3:

 

 
代碼
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();
            }
        }
}
 

 

     運行結果為:

Animal eat...

Dog eat...

WolfDog eat... 

在上面的例子中類Dog繼承自類Animal,對方法Eat()進行了重寫,類WolfDog又繼承自Dog,再一次對Eat()方法進行了重寫,並很好地實現了多態。不管繼承了多少層,都可以在子類中對父類中已經重寫的方法繼續進行重寫,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,多層繼承中的多態就是這樣實現的。要想終止這種重寫,只需重寫方法時用sealed關鍵字進行修飾即可。

 

 

3. abstract-override實現多態

先在我們在來討論一下用abstract修飾的抽象方法。抽象方法只是對方法進行了定義,而沒有實現,如果一個類包含了抽象方法,那么該類也必須用abstract聲明為抽象類,一個抽象類是不能被實例化的。對於類中的抽象方法,可以再其派生類中用override進行重寫,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

 

 

 

 
代碼
    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();
            }
        }
    }
 

 

 

運行結果為:

Cat eat...

Dog eat...

Wolfdog eat...

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

以上就是我對c#中多態的一些淺薄的認識,如有錯誤的地方,歡迎批評指正!


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