深刻理解OOP(二):多態和繼承(繼承)

時間 2019-11-12

原文原文鏈接

本文是深刻淺出OOP第二篇，主要說說繼承的話題。html

深刻理解OOP(一):多態和繼承(初期綁定和編譯時多態)web
深刻理解OOP(二):多態和繼承(繼承)ide
深刻理解OOP(三):多態和繼承(動態綁定和運行時多態)函數
深刻理解OOP(四):多態和繼承(C#中的抽象類)spa
深刻理解OOP(五):C#中的訪問修飾符(Public/Private/Protected/Internal/Sealed/Constants/Static and Readonly Fields)設計
深刻理解OOP(六):枚舉(實用方法)code
深刻理解OOP(七):屬性(實用方法)orm
深刻理解OOP(八):索引器(實用方法)htm
深刻理解OOP(九):事件(深刻理解)對象

繼承的實現

建立一個Console工程，命名爲InheritanceAndPolymorphism。添加ClassA、ClassB類，並拷貝下面的代碼：

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();
        }
    }

若是運行，確定會報錯的。

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

由於咱們在ClassA中未定義Display1的方法。下面咱們重寫，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，結果以下：

ClassB Display1

ClassA已經能夠訪問其基類的Display1函數了，這個簡單的實例說明了繼承可複用基類的妙處，下面這張圖以父子財產繼承關係說明了繼承的意義。

再來看另一個場景，假設ClassA也有一個Display1函數，簽名和其基類同樣的：

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");
        }
    }

執行後結果以下：

ClassA Display1

看起來結果是對的，ClassA默認調用了本身的Display1函數，可是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本身中有無Display1函數，再查詢其基類有無Display1函數。在基類和子類出現一樣函數的狀況現實項目中是存在的，多是基類代碼過於陳舊了，子類既想用同簽名的函數，又沒法中止基類的同簽名函數，故會出現這樣的警告---儘管邏輯正確，可是這種設計仍是有一些瑕疵的。

咱們再試試在CalssA中經過base調用基類同名方法的狀況：

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");
        }
    }

執行結果以下：

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量(非private類型)。

一樣的，在ClassA.Display1中調用其基類的Display2也是能夠的，代碼以下所示：

/// <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();
        }
    }

執行結果以下：

ClassA Display1

ClassB Display2

那麼能否經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

緣由是繼承沒法實現逆向調用，既基類沒法調用子類。

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的成員變量和成員函數，只是沒法訪問)。

在C#中，一個類默認繼承的是object類型，object是C#全部引用類型的基類；同時，繼承具備傳遞性，如ClassC繼承自ClassB，ClassB繼承自ClassA，則ClassC可徹底複用ClassA的數據和函數---ClassC繼承了ClassA。

C#中全部的類型均可被繼承嗎？

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，自定義類沒法繼承自C#內置的一些類，如System.ValueType, System.Enum, System.Delegate, System.Array, etc。

下面這個例子咱們再看看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，請用接口實現。

那麼能否實現循環依賴繼承呢？

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。

可是編譯後報錯了：

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

咱們得出一個結論，C#中不準環形依賴繼承。

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 代碼以下

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

咱們嘗試判斷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裏面的數據成員變量a數據一致，都爲100，可是這裏用等號比較的是類型--引用地址，故沒法進行賦值。

咱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，咱們但願能夠直接賦值其實例對象。

運行結果以下：

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，基類對象須要往下強轉。代碼修改以下：

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;
        }
    }

這樣編譯就經過了。

若是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

沒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、變量
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
自定義類默認繼承自Object類型，可是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#不支持循環繼承
子類對象可直接賦值給基類，反之須要強轉

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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