深入理解OOP(二):多態和繼承(繼承)

来源:http://www.cnblogs.com/xijianyao/archive/2016/01/06/5106794.html
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本文是深入淺出OOP第二篇，主要說說繼承的話題。深入理解OOP(一):多態和繼承(初期綁定和編譯時多態)深入理解OOP(二):多態和繼承(繼承)深入理解OOP(三):多態和繼承(動態綁定和運行時多態)深入理解OOP(四):多態和繼承(C#中的抽象類)深入理解OOP(五):C#中的訪問修飾符(Publ...


本文是深入淺出OOP第二篇，主要說說繼承的話題。

 

繼承的介紹

在OOP中，繼承有如下的定義：

  • 繼承是一種OOP的機制，用於派生繼承預定義的類

  • 在這個繼承關係中，預定義的類是基類，新類是子類

  • 繼承常常用於實現代碼重用

  • 繼承允許子類復用基類非private的的數據和方法

 

繼承的實現

創建一個Console工程，命名為InheritanceAndPolymorphism。添加ClassA、ClassB類，並拷貝下麵的代碼：

ClassA:

   class ClassA
     {
        
     }

ClassB:

    class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display2");
        }
    }

 

在Program.cs中，調用ClassA

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            ClassA a = new ClassA();
            a.Display1();
        }
    }

如果運行，肯定會報錯的。

Error: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' does not contain a definition for 'Display1' and no extension method 'Display1' accepting a first argument of type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' could be found

因為我們在ClassA中未定義Display1的方法。 下麵我們重寫，使ClassA繼承自ClassB。

 

ClassA:

  class ClassA:ClassB
    {
        
    }

ClassB:

class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display2");
        }
    }

 

再次運行，結果如下：

ClassB Display1

ClassA已經可以訪問其基類的Display1函數了，這個簡單的實例說明瞭繼承可復用基類的妙處，下麵這張圖以父子財產繼承關係說明瞭繼承的意義。

 

再來看另外一個場景，假設ClassA也有一個Display1函數，簽名和其基類一樣的：

class ClassA:ClassB
    {
        public void Display1()
        {
            System.Console.WriteLine("ClassA Display1");
        }
    }

ClassB:

class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display2");
        }
    }

執行後結果如下：

ClassA Display1

看起來結果是對的，ClassA預設調用了自己的Display1函數，但是Visual Studio有一個警告：

Warning: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA.Display1()' hides inherited member 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB.Display1()'. Use the new keyword if hiding was intended.

C#中對方法的調用首先是查詢ClassA自己中有無Display1函數，再查詢其基類有無Display1函數。在基類和子類出現同樣函數的情況現實項目中是存在的，可能是基類代碼過於陳舊了，子類既想用同簽名的函數，又無法停止基類的同簽名函數，故會出現這樣的警告---儘管邏輯正確，但是這種設計還是有一些瑕疵的。

 

我們再試試在CalssA中通過base調用基類同名方法的情況：

 

ClassA:

  class ClassA:ClassB
    {
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassA Display1");
            base.Display1();
        }
    }

ClassB:

class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display2");
        }
    }

執行結果如下：

ClassA Display1

ClassB Display1

這個實驗說明C#提供了base關鍵詞，用於在繼承中子類調用基類的函數或者變數(非private類型)。

 

同樣的，在ClassA.Display1中調用其基類的Display2也是可以的，代碼如下所示：

/// <summary>
   /// ClassB: acting as base class 
   /// </summary>
   class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display2");
        }
    }

    /// <summary>
    /// ClassA: acting as derived class
    /// </summary>
    class ClassA : ClassB
    {
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassA Display1");
            base.Display2();
        }
    }

    /// <summary>
    /// Program: used to execute the method.
    /// Contains Main method.
    /// </summary>
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ClassA a = new ClassA();
            a.Display1();
            Console.ReadKey();
        }
    }

執行結果如下：

ClassA Display1

ClassB Display2

 

那麼可否通過基類調用其子類的函數呢？

/// <summary>
   /// ClassB: acting as base class 
   /// </summary>
   class ClassB
    {
        public int x = 100;
        public void Display1()
        {
            Console.WriteLine("ClassB Display1");
        }
    }

    /// <summary>
    /// ClassA: acting as derived class
    /// </summary>
    class ClassA : ClassB
    {
        public void Display2()
        {
            Console.WriteLine("ClassA Display2");
        }
    }

    /// <summary>
    /// Program: used to execute the method.
    /// Contains Main method.
    /// </summary>
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ClassB b = new ClassB();
            b.Display2();
            Console.ReadKey();
        }
    }

運行報錯：

Error: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' does not contain a definition for 'Display2' and no extension method 'Display2' accepting a first argument of type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' could be found

原因是繼承無法實現逆向調用，既基類無法調用子類。

 

除了構造函數和析構函數，子類繼承了其基類的一些(包括private的成員變數和成員函數，只是無法訪問)。

 

在C#中，一個類預設繼承的是object類型，object是C#所有引用類型的基類；同時，繼承具有傳遞性，如ClassC繼承自ClassB，ClassB繼承自ClassA，則ClassC可完全復用ClassA的數據和函數---ClassC繼承了ClassA。

 

C#中所有的類型都可被繼承嗎？

public class ClassW : System.ValueType
   {
   }

   public class ClassX : System.Enum
   {
   }

   public class ClassY : System.Delegate
   {
   }

   public class ClassZ : System.Array
   {
   }

執行結果：

'InheritanceAndPolymorphism.ClassW' cannot derive from special class 'System.ValueType'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassX' cannot derive from special class 'System.Enum'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassY' cannot derive from special class 'System.Delegate'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassZ' cannot derive from special class 'System.Array'

運行的結果讓人抓狂

 

在C#中，自定義類無法繼承自C#內置的一些類，如System.ValueType, System.Enum, System.Delegate, System.Array, etc。

 

下麵這個例子我們再看看C++中的多類繼承是否可在C#中實現：

 public class ClassW
 {
 }

 public class ClassX
 {
 }

 public class ClassY : ClassW, ClassX
 {
 }

執行結果：

Compile time Error: Class 'InheritanceAndPolymorphism.ClassY' cannot have multiple base classes: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW' and 'ClassX'.

 執行結論是：C#僅支持單類繼承，不支持C++的這種星型繼承關係。 要使用星型繼承關係，請用介面實現。

 

那麼可否實現迴圈依賴繼承呢？

public class ClassW: ClassY
    {
    }

    public class ClassX: ClassW
    {
    }

    public class ClassY :  ClassX
    {
    }

代碼邏輯很簡單，ClassW繼承自ClassY，ClassX繼承自ClassW, ClassY繼承自ClassX。

但是編譯後報錯了：

Error: Circular base class dependency involving 'InheritanceAndPolymorphism.ClassX' and 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW'.

我們得出一個結論，C#中不許環形依賴繼承。

實例對象的是否可賦值

ClassB:
public class ClassB
    {
        public int b = 100;
    }

ClassA:

    public class ClassA
    {
        public int a = 100;
    }

Program.cs 代碼如下

public class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            ClassB classB = new ClassB();
            ClassA classA = new ClassA();
            classA = classB;
            classB = classA;
        }
    }

我們嘗試判斷ClassA、ClassB的對象是否可賦值。

編譯的結果是：報錯了

Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'

儘管ClassA和ClassB裡面的數據成員變數a數據一致，都為100，但是這裡用等號比較的是類型--引用地址，故無法進行賦值。

 

我們再來試試繼承關係的：

public class ClassB
    {
        public int b = 100;
    }

    public class ClassA:ClassB
    {
        public int a = 100;
    }

    /// <summary>
    /// Program: used to execute the method.
    /// Contains Main method.
    /// </summary>
    public class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            ClassB classB = new ClassB();
            ClassA classA = new ClassA();
            classA = classB;
            classB = classA;
        }
    }

ClassA繼承自ClassB，我們希望可以直接賦值其實例對象。

運行結果如下：

Error: Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'.

運行結論：C#中子類對象可直接賦值給基類對象，基類對象需要往下強轉。代碼修改如下：

public class ClassB
    {
        public int b = 100;
    }

    public class ClassA:ClassB
    {
        public int a = 100;
    }

    /// <summary>
    /// Program: used to execute the method.
    /// Contains Main method.
    /// </summary>
    public class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            ClassB classB = new ClassB();
            ClassA classA = new ClassA();
            classB=classA;
            classA = (ClassA)classB;
        }
    }

這樣編譯就通過了。

如果ClassA不繼承自ClassB，則這種強轉在C#中是會報錯的：

Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'

Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'

本節結論

  • 無法阻止子類覆蓋基類同簽名方法
  • 繼承關係是子類的同簽名方法先查找，再查找其基類的
  • base關鍵字被C#用於在子類中調用基類函數、變數
  • 繼承關係不可逆轉
  • 除了構造函數、析構函數，子類繼承了基類的一些
  • 自定義類預設繼承自Object類型，但是C#的這些類型不能被繼承：System.ValueType, System.Enum, System.Delegate, System.Array, etc.
  • C#不支持從多類繼承
  • C#不支持迴圈繼承
  • 子類對象可直接賦值給基類，反之需要強轉

 

譯文地址：http://www.cnblogs.com/powertoolsteam/p/Diving-in-OOP-Polymorphism-and-Inheritance-Part.html

原文地址：Diving in OOP (Day 2): Polymorphism and Inheritance (Inheritance)

 

 


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