.NET零基礎入門06：面向對象入門

2019-11-14 16:05:38

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供稿：網友

一：前言

在本系列課程的第一部分，我們說明為了要選擇C#作為你成為程序員的第一門語言：

? 首先，C#是一門非常優秀的面向對象編程的語言；

凡是對編碼感興趣的同學一定聽說過“面向對象編程”這個概念，C#就是為此誕生的，它天然是面向對象的。所以，既然“面向對象編程”是當前IT界的主流，我們選擇C#就沒有偏離主流方向。

本節，我們就要講講什么是面向對象，以及面向對象開發中最重要，最應該掌握的概念。

二：什么是面向對象

“面向對象”是當前軟件開發的一個主流思想，它有三個主要特征：封裝、繼承、多態。很多軟件開發的教程使用了阿貓阿狗的例子來講面向對象，其實說明了“面向對象”在某種意義上是很好理解的概念。我們已經在之前的例子中講過了“類”這個概念，現在我們就來講講抽象類，接口。當然，我們不打算用阿貓阿狗的例子（阿貓阿狗都是動物，動物都有吃喝拉撒的習慣……，但是阿貓有阿貓的喵喵叫，阿狗有阿狗的汪汪叫……），我們在這里舉一個實際的例子，只不過，需要大家活動思維，主動將概念聯系到阿貓阿狗中去。

這個實際的例子是.Net Framework基礎類庫（以后簡稱：FCL）中的三個類Stream、FileStream 、MemoryStream ，如下：

public abstract class Stream
{
    public abstract void Write(byte[] buffer, int offset, int count);
}
public class FileStream : Stream
{
    public override void Write(byte[] array, int offset, int count)
    {
    }
}
public class MemoryStream : Stream
{
    public override void Write(byte[] buffer, int offset, int count)
    {
    }
}

這三個是負責byte讀寫的類，我只拿出了其中一個方法Write。

（Tip：什么是byte？，程序中的數據會以byte的形式存在，我們只要知道，讀寫內容，如字符串、整數，到內存中，到文件中，實際讀寫的就是byte就行了）

1：什么是封裝？

一句話概括：像上面這樣，將代碼分類到不同的類中，實際就是封裝。

2：什么是繼承？

像上面這樣，有父類Stream，有兩個子類，就叫做繼承。如果要講繼承，我們就需要講解下訪問限制符了。

2.1什么是類型的訪問限制符？

在C#中，可以為類型，如Stream類，或者類型的成員，如Write方法，添加訪問限制符。在C#的世界中，我們將類型和類型的成員所在的可見范圍分為如下幾類（注意，只講解最常用的）：

a）在整個應用程序內可見

使用public修飾。

b）在當前項目內可見

使用internal修飾。

c）在當前類型內部可見

使用PRivate修飾。該修飾符主要修飾類型的成員。

d）僅在子類中可見

使用protected修飾。該修飾符主要修飾類型的成員。

需要強調的是，類型的默認訪問限制符是internal，如果我們不加任何修飾符，.NET編譯器就會默認此類型為internal。類型的成員的訪問限制符是private。

好了，現在不妨停下來，自己創建一些類型和類型成員，感悟下對訪問限制符的理解吧。

2.2什么是抽象類？

如何創建一個類的對象？使用new，如下：

Stream stream = new Stream();

但是這段代碼你一定執行不了，因為Stream是抽象類，它被abstract修飾著。既然抽象類new不了？那它有什么意義呢？

a)首先，它可以定義一些抽象的方法abstract method，抽象方法表達了這樣一個意思：嗨，子類，你必須實現我這個方法；

b)其次，抽象類可以有一些常規的非abstract的方法，也就是說，我們可以把一些子類中相同的邏輯，放到這個抽象方法中，這樣就不需要相同的代碼在不同的子類中都去寫一遍了。

2.3什么是接口？

如果一個抽象類，只有抽象方法，而沒有常規方法，那么我們可以考慮將它抽象為接口（interface）。一個簡單的接口的例子如下：

interface IDispose
{
void Dispose();
}

那么，什么時候用接口，什么時候用抽象類呢？這個問題問的很好，但是，別著急，作為初學者，我們是很難把握這個標準的，對于現在的我們來說，我們只要直接.NET的世界中，存在類、抽象類、接口就可以了，嘗試一口氣全部弄明白，往往屬于揠苗助長。

3：什么是多態？

一句話概括之：讓子類有自己的行為，就是多態。好吧，其實，多態可不是一句話能概括的，我們來具體看看多態的具體含義及實現手段。

三：多態的具體含義及實現手段

備注：以下內容摘自我所撰寫的書《高質量代碼編寫：改善C#的157個建議》。注意，要完全掌握多態的含義及實現手段，必須通過自己編寫代碼細細品味才行，請按照本文下面的例子來體會。

override和new使我們的類型體系因為繼承而呈現出多態性。多態是一門語言是否是“面向對象語言”的三個重要特性之一。多態要求子類具有與基類方法同名的方法，而override和new的作用就是：

如果子類中的方法前面帶有new關鍵字，則該方法被定義為獨立于基類的方法。

如果子類中的方法前面帶有override關鍵字，則子類的對象將調用該方法，而不是調用基類方法。

這兩個定義看上去有些抽象，要深刻理解它們之間的區別，我們不妨來看一個繼承體系：

public class Shape
{
    public virtual void MethodVirtual()
    {
        Console.WriteLine("base MethodVirtual call");
    }
    public void Method()
    {
        Console.WriteLine("base Method call");
    }
}
class Circle : Shape
{
    public override void MethodVirtual()
    {
        Console.WriteLine("circle override MethodVirtual");
    }
}
class Rectangle : Shape
{
}
class Triangle : Shape
{
    public new void MethodVirtual()
    {
        Console.WriteLine("triangle new MethodVirtual");
    }
    public new void Method()
    {
        Console.WriteLine("triangle new Method");
    }
}
class Diamond : Shape
{
    public void MethodVirtual()
    {
        Console.WriteLine("Diamond default MethodVirtual");
    }
    public void Method()
    {
        Console.WriteLine("Diamond default Method");
    }
}

查看上面的繼承體系，類型Shape是所有子類的基類。

Circle類override了父類的MethodVirtual，所以即使子類轉型為了Shape，調用的還是子類的方法：

Shape s = new Circle()

s.MethodVirtual();

s.Method();

輸出：

circle override MethodVirtual

base Method call

當然，Circle的第二種用法很好理解。使用子類本身的類型，調用的則全部是子類的方法，如下所示：

Circle circle = new Circle();

circle.MethodVirtual();

circle.Method();

輸出也是：

circle override MethodVirtual

base Method call

類型Rectangle沒有對基類做任何處理，所以無論子類是否轉型為Shape，調用的都是基類Shape的方法。

類型Triangle將基類Shape的virtual方法和非virtual方法都new了一遍。所以第一種用法為：

Shape s = new Triangle()

s.MethodVirtual();

s.Method();

因為子類已經new了父類的方法，故子類方法和基類方法完全沒有關系了，只要s被轉型為Sharp，則針對s調用的都是父類方法。

第二種用法很好理解，調用的都是子類的方法，如下所示：

Triangle triangel = new Triangle();

triangel.MethodVirtual();

triangel.Method();

輸出：

triangle new MethodVirtual

triangle new Method

類型Diamond，包含了兩個和基類一模一樣的方法，并且沒有額外的修飾符。這在編輯器中會提出警示。但是如果選擇忽略這些警示，程序一樣還是可以運行。它的第一種用法為：

Shape s = new Diamond()

s.MethodVirtual();

s.Method();

編譯器會默認new的效果，所以輸出和顯式new修飾的一樣。

輸出：

base MethodVirtual call

base Method call

在Diamond的第二種用法中，全部調用的是子類的方法，如下所示：

Diamond diamond = new Diamond();

diamond.MethodVirtual();

diamond.Method();

輸出：

Diamond default MethodVirtual

Diamond default Method

我們總結一下以上所有的用法，并給出一個綜合示例，讀者可以仔細體會每種用法所帶來的輸出變化：

static void Main(string[] args)
{
    TestShape();
    TestDerive();
    TestDerive2();
}
private static void TestShape()
{
    Console.WriteLine("TestShape/tStart");
    List<Shape> shapes = new List<Shape>();
    shapes.Add(new Circle());
    shapes.Add(new Rectangle());
    shapes.Add(new Triangle());
    shapes.Add(new Diamond());
    foreach (Shape s in shapes)
    {
        s.MethodVirtual();
        s.Method();
    }
    Console.WriteLine("TestShape/tEnd/n");
}
private static void TestDerive()
{
    Console.WriteLine("TestDerive/tStart");
    Circle circle = new Circle();
    Rectangle rectangle = new Rectangle();
    Triangle triangel = new Triangle();
    Diamond diamond = new Diamond();
    circle.MethodVirtual();
    circle.Method();
    rectangle.MethodVirtual();
    rectangle.Method();
    triangel.MethodVirtual();
    triangel.Method();
    diamond.MethodVirtual();
    diamond.Method();
    Console.WriteLine("TestShape/tEnd/n");
}
private static void TestDerive2()
{
    Console.WriteLine("TestDerive2/tStart");
    Circle circle = new Circle();
    PrintShape(circle);
    Rectangle rectangle = new Rectangle();
    PrintShape(rectangle);
    Triangle triangel = new Triangle();
    PrintShape(triangel);
    Diamond diamond = new Diamond();
    PrintShape(diamond);
    Console.WriteLine("TestDerive2/tEnd/n");
}
static void PrintShape(Shape sharpe)
{
    sharpe.MethodVirtual();
    sharpe.Method();
}