C#中的多態深入理解

2020-01-24 02:52:07

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供稿：網友

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，對于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：

復制代碼代碼如下:

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：

復制代碼代碼如下:

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?；剡^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，并對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，并實現多態呢？看下面的例子。

例3:

復制代碼代碼如下:

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，并很好地實現了多態。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。對于類中的抽象方法，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：

復制代碼代碼如下:

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。不同之處在于，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！