C#繼承---理解與分析

在這篇文章中，我們會用示例討論C#繼承。繼承是面向對象編程的一項原則，這項原則解決了可擴展性問題。在這篇文章中，我們會討論以下幾點：

1、什么是繼承？

2、繼承的類型；

3、為什么需要繼承？

4、如何在應用程序中使用繼承？

一、繼承是什么？

從已存在的類中創建一個新類，這樣新類就獲得了已存在類的所有屬性和行為，這一過程就叫做繼承。傳送屬性（或行為）的類，叫做超類或父類或基類，而自超類繼承屬性或行為的類叫做子類或派生類（derived class）。總之一句話，繼承意味着從已經完成或已經現有的可利用的方面取得某些東西。

繼承是一種代碼可復用性和可改變性為目的的概念。這里所指的可改變性意味着可以重載對象的已有功能或特征，或是給對象添加更多的功能。

C#.NET支持的繼承類別

C#.NET將繼承划分為兩大類：

1、實現繼承（Implementation inheritance）

2、接口繼承（Interface inheritance）

二、繼承的類型

繼承分為5種類型，它們分別如下：

1、單一繼承（Single Inheritance）：當一個類是從單個基類繼承而來，這種繼承關系叫單一繼承；

 

 

 

2、多級繼承（Multilevel Inheritance）：當一個派生類是從另一個派生類創建的，這種繼承關系叫多級繼承；

 

 

 

3、同級繼承（Hierarchical Inheritance）：當多個派生類是從同一基類創建的，這種繼承關系叫同級繼承；

 

 

 4、混合繼承（Hybrid Inheritance）：混合繼承是任意單繼承、同級繼承和等級繼承的組合；

 

 5、多重繼承（Multiple Inheritance）：當一個派生類創建於多個基類，這種繼承類型叫多重繼承。但是在.NET中，類是不能多重繼承的，但是接口可以多重繼承的。

 

 注：處理由多重繼承引起的復雜性是非常復雜的，因此在.net中，類是不支持多重繼承的，而接口可以支持多重繼承。

 C#中使用繼承需要考慮的規則

規則1：在繼承中，對於子類來說，父類的構造函數必須易於訪問，否則繼承就不成立，因為當我們創建子類對象時，它會運行並調用父類的構造函數，這樣父類變量會被初始化，我們就可以在子類中使用它們。

示例如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;

namespace parent_and_child_class
{
    //創建父類Person和子類Student
    public class Person
    {
        public Person()
        {
            Console.WriteLine("我是人");
        }
    }

    public class Student : Person
    {
        public Student()
        {
            Console.WriteLine("我是學生");
        }
    }

    //在客戶端通過子類無參構造函數創建子類實例
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Student student = new Student();

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

 結論：通過調用子類無參構造函數創建子類實例，會默認調用父類無參構造函數。

規則2：在繼承中，子類能使用父類成員，但父類不能完全使用在子類中定義的成員。

注： 我們習慣認為,子類對父類是不可見的,或者說父類不知道子類的存在,所以父類是調用不到子類的方法、屬性的。

規則3：一個類的對象可以做為引用被分配給同一個類的變量，一個類的對象也可以做為引用分配給父類的變量，這樣引用開始分配給它的對象內存，但是現在也可以使用我們控制的引用來訪問子類的純成員。

注：父類對象不能分配給子類變量。通過顯式轉換，用子類對象創建的父類引用可以轉換回子類引用。

為什么我們需要繼承？

 

 我們用示例來理解為什么需要繼承。假設一家公司有“n”個分支機構，要求將公司分支機構詳細信息電腦化，然后我們創建Class Branch類，此類包含data成員BranchCode, BranchName, 和 BranchAddress；還有函數 GetBranchData() 和 DisplayBranchData().。

一段時間后，公司還要求將每個分支機構的雇員詳細信息電腦化。然后我們創建了Class Employee，此類包含成員 EmployeeId, EmployeeName, EmployeeAddress, EmployeeAge，還有函數 GetEmployeeData() 和 DisplayEmployeeData().。

如果我們在沒有使用繼承的情況下創建這兩個類，我們需要獨立地分別地為每個類創建對象，像下面這樣：

Obj1是Class Branch類的對象，Obj2是Employee類的對象。很難分辨哪個employee屬於哪個分支機構。所以如果我們從Branch類派生出Employee類，我們再創建派生類Employee的對象，它會代表兩個類，會保持對基類和派生類成員的引用。

示例：

namespace InheritanceDemo
{
    class Branch
    {
        int BranchCode;
        string BranchName, BranchAddress;
        public void GetBranchData()
        {
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH DETAILS:");
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH CODE");
            BranchCode = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH NAME");
            BranchName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH ADDRESS");
            BranchAddress = Console.ReadLine();
        }
        public void DisplayBranchData()
        {
            Console.WriteLine("BRANCH CODE IS : " + BranchCode);
            Console.WriteLine("BRANCH NAME IS : " + BranchName);
            Console.WriteLine("BRANCH ADDRESS IS : " + BranchAddress);
        }
    }
    class Employee : Branch
    {
        int EmployeeId, EmployeeAge;
        string EmployeeName, EmployeeAddress;
        public void GetEmployeeData()
        {
            Console.WriteLine("ENTER EMPLYEE DETAILS:");
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE ID");
            EmployeeId = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE AGE");
            EmployeeAge = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE NAME");
            EmployeeName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE ADDRESS");
            EmployeeAddress = Console.ReadLine();
        }
        public void DisplayEmployeeData()
        {
            Console.WriteLine("EMPLOYEE ID IS : " + EmployeeId);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE NAME IS : " + EmployeeName);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE ADDRESS IS : " + EmployeeAddress);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE AGE IS : " + EmployeeAge);
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee obj1 = new Employee();
            obj1.GetBranchData();
            obj1.GetEmployeeData();
            obj1.DisplayBranchData();
            obj1.DisplayEmployeeData();
            Console.WriteLine("Press any key to exist.");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

在上面的例子中，我們將Branch類的GetEmployeeData() 和 DisplayEmployeeData() 設置為public，是因為外部的Employee類可以訪問這些函數。數據字段BranchCode, BranchName, 和 BranchAddress設置為private（默認），這樣只有在同一個類內才可以訪問。

但是，如果不想讓非繼承類訪問基類成員（在此例子中是Program類），而對於繼承類（Employee類）來說可以訪問基類，這時我們可以使用protected關鍵詞。

將public更換為protected后，示例如下：

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;

namespace Employee_and_Branch
{
    class Branch
    {
        int BranchCode;
        string BranchName, BranchAddress;
        protected void GetBrandhData()
        {
            Console.WriteLine("enter branch details");
            Console.WriteLine("enter branch code");
            BranchCode = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("enter branch name");
            BranchName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("enter branch address");
            BranchAddress = Console.ReadLine();
        }
        protected void DisplayBranchData()
        {
            Console.WriteLine("branch code is :" + BranchCode);
            Console.WriteLine("branch name is :" + BranchName);
            Console.WriteLine("branch address is :" + BranchAddress);
        }
    }

    class Employee : Branch
    {
        int EmployeeId, EmployeeAge;
        string EmployeeName, EmployeeAddress;
        public void GetEmployeeData()
        {
            Console.WriteLine("enter emplyee details");
            Console.WriteLine("enter employee id");
            EmployeeId = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("enter employee age");
            EmployeeAge = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("enter employee name");
            EmployeeName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("enter employee address");
            EmployeeAddress = Console.ReadLine();
        }
        public void DisplayEmployeeData()
        {
            Console.WriteLine("employee id is :" + EmployeeId);
            Console.WriteLine("employee name is :" + EmployeeName);
            Console.WriteLine("employee address is :" + EmployeeAddress);
            Console.WriteLine("employee age is :" + EmployeeAge);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee obj1 = new Employee();
            obj1.GetBrandhData();
            obj1.GetEmployeeData();
            obj1.DisplayBranchData();
            obj1.DisplayEmployeeData();
            Console.WriteLine("press any key to exist.");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

以上代碼會報錯，具體如下：

 

 

namespace InheritanceDemo
{
    class Branch
    {
        int BranchCode;
        string BranchName, BranchAddress;
        protected void GetBranchData()
        {
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH DETAILS:");
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH CODE");
            BranchCode = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH NAME");
            BranchName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("ENTER BRANCH ADDRESS");
            BranchAddress = Console.ReadLine();
        }
        protected void DisplayBranchData()
        {
            Console.WriteLine("BRANCH CODE IS : " + BranchCode);
            Console.WriteLine("BRANCH NAME IS : " + BranchName);
            Console.WriteLine("BRANCH ADDRESS IS : " + BranchAddress);
        }
    }
    class Employee : Branch
    {
        int EmployeeId, EmployeeAge;
        string EmployeeName, EmployeeAddress;
        public void GetEmployeeData()
        {
            //to call the base class method use base keyword
            base.GetBranchData();
            Console.WriteLine("ENTER EMPLYEE DETAILS:");
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE ID");
            EmployeeId = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE AGE");
            EmployeeAge = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE NAME");
            EmployeeName = Console.ReadLine();
            Console.WriteLine("ENTER EMPLOYEE ADDRESS");
            EmployeeAddress = Console.ReadLine();
        }
        public void DisplayEmployeeData()
        {
            base.DisplayBranchData();
            Console.WriteLine("EMPLOYEE ID IS : " + EmployeeId);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE NAME IS : " + EmployeeName);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE ADDRESS IS : " + EmployeeAddress);
            Console.WriteLine("EMPLOYEE AGE IS : " + EmployeeAge);
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Employee obj1 = new Employee();
            //Here we cannot access the Branch class method as they are now protected
            // obj1.GetBranchData(); //Will give Compile time error
            obj1.GetEmployeeData();
            // obj1.DisplayBranchData(); // will give compile time error
            obj1.DisplayEmployeeData();
            Console.WriteLine("Press any key to exist.");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

以上是正確的示例代碼。

一般地，當我們開發應用程序的時候，遵循以下過程：

1、識別與應用程序相關聯的實體；

2、識別與應用程序相關聯的特性；

3、現在，按層次順序分離每個實體的屬性，而不存在任何重復項；

4、將這些實體轉換為類；

示例：

我們用一個運行時的例子來了解一下繼承。假設我們正在為學校開發應用程序，實體的屬性如下所示：

現在，基於以下層級關系來分離實體的屬性。

現在定義表示實體的類，如下所示

namespace InheritanceDemo
{
    public class Person
    {
        int Id;
        string Name;
        string Address;
        string Phone;
    }
    public class Student : Person
    {
        string Class;
        string Fees;
        string Marks;
        string Grade;
    }
    public class Staff : Person
    {
        string Designation;
        double Salary;
    }
    public class Technical : Staff
    {
        string Qualification;
        string Subject;
    }
    public class NonTechnical : Staff
    {
        string Dname;
        string Superior;
    }
}