C# 多态性

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。

多态性意味着有多重形式。在面向对象编程范式中，多态性往往表现为"一个接口，多个功能"。

多态性可以是静态的或动态的。在静态多态性中，函数的响应是在编译时发生的。在动态多态性中，函数的响应是在运行时发生的。

在 C# 中，每个类型都是多态的，因为包括用户定义类型在内的所有类型都继承自 Object。

多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：

现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：

如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；

如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；

在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。

同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。

静态多态性

在编译时，函数和对象的连接机制被称为早期绑定，也被称为静态绑定。C# 提供了两种技术来实现静态多态性。分别为：

函数重载
运算符重载

运算符重载将在下一章节讨论，接下来我们将讨论函数重载。

函数重载

您可以在同一个范围内对相同的函数名有多个定义。函数的定义必须彼此不同，可以是参数列表中的参数类型不同，也可以是参数个数不同。不能重载只有返回类型不同的函数声明。

下面的实例演示了几个相同的函数 Add()，用于对不同个数参数进行相加处理：

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
    public class TestData  
    {  
        public int Add(int a, int b, int c)  
        {  
            return a + b + c;  
        }  
        public int Add(int a, int b)  
        {  
            return a + b;  
        }  
    }  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            TestData dataClass = new TestData();
            int add1 = dataClass.Add(1, 2);  
            int add2 = dataClass.Add(1, 2, 3);

            Console.WriteLine("add1 :" + add1);
            Console.WriteLine("add2 :" + add2);  
        }  
    }  
}

下面的实例演示了几个相同的函数 print()，用于打印不同的数据类型：

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   class Printdata
   {
      void print(int i)
      {
         Console.WriteLine("输出整型: {0}", i );
      }

      void print(double f)
      {
         Console.WriteLine("输出浮点型: {0}" , f);
      }

      void print(string s)
      {
         Console.WriteLine("输出字符串: {0}", s);
      }
      static void Main(string[] args)
      {
         Printdata p = new Printdata();
         // 调用 print 来打印整数
         p.print(1);
         // 调用 print 来打印浮点数
         p.print(1.23);
         // 调用 print 来打印字符串
         p.print("Hello Runoob");
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

输出整型: 1
输出浮点型: 1.23
输出字符串: Hello Runoob

动态多态性

C# 允许您使用关键字 abstract 创建抽象类，用于提供接口的部分类的实现。当一个派生类继承自该抽象类时，实现即完成。抽象类包含抽象方法，抽象方法可被派生类实现。派生类具有更专业的功能。

请注意，下面是有关抽象类的一些规则：

您不能创建一个抽象类的实例。
您不能在一个抽象类外部声明一个抽象方法。
通过在类定义前面放置关键字 sealed，可以将类声明为密封类。当一个类被声明为 sealed 时，它不能被继承。抽象类不能被声明为 sealed。

下面的程序演示了一个抽象类：

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   abstract class Shape
   {
       abstract public int area();
   }
   class Rectangle:  Shape
   {
      private int length;
      private int width;
      public Rectangle( int a=0, int b=0)
      {
         length = a;
         width = b;
      }
      public override int area ()
      {
         Console.WriteLine("Rectangle 类的面积：");
         return (width * length);
      }
   }

   class RectangleTester
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         Rectangle r = new Rectangle(10, 7);
         double a = r.area();
         Console.WriteLine("面积： {0}",a);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Rectangle 类的面积：
面积： 70

当有一个定义在类中的函数需要在继承类中实现时，可以使用虚方法。

虚方法是使用关键字 virtual 声明的。

虚方法可以在不同的继承类中有不同的实现。

对虚方法的调用是在运行时发生的。

动态多态性是通过 抽象类 和 虚方法 实现的。

以下实例创建了 Shape 基类，并创建派生类 Circle、 Rectangle、Triangle， Shape 类提供一个名为 Draw 的虚拟方法，在每个派生类中重写该方法以绘制该类的指定形状。

using System;
using System.Collections.Generic;

public class Shape
{
    public int X { get; private set; }
    public int Y { get; private set; }
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }
   
    // 虚方法
    public virtual void Draw()
    {
        Console.WriteLine("执行基类的画图任务");
    }
}

class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("画一个圆形");
        base.Draw();
    }
}
class Rectangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("画一个长方形");
        base.Draw();
    }
}
class Triangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("画一个三角形");
        base.Draw();
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建一个 List<Shape> 对象，并向该对象添加 Circle、Triangle 和 Rectangle
        var shapes = new List<Shape>
        {
            new Rectangle(),
            new Triangle(),
            new Circle()
        };

        // 使用 foreach 循环对该列表的派生类进行循环访问，并对其中的每个 Shape 对象调用 Draw 方法
        foreach (var shape in shapes)
        {
            shape.Draw();
        }

        Console.WriteLine("按下任意键退出。");
        Console.ReadKey();
    }

}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

画一个长方形
执行基类的画图任务
画一个三角形
执行基类的画图任务
画一个圆形
执行基类的画图任务
按下任意键退出。

下面的程序演示通过虚方法 area() 来计算不同形状图像的面积：

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   class Shape
   {
      protected int width, height;
      public Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      public virtual int area()
      {
         Console.WriteLine("父类的面积：");
         return 0;
      }
   }
   class Rectangle: Shape
   {
      public Rectangle( int a=0, int b=0): base(a, b)
      {

      }
      public override int area ()
      {
         Console.WriteLine("Rectangle 类的面积：");
         return (width * height);
      }
   }
   class Triangle: Shape
   {
      public Triangle(int a = 0, int b = 0): base(a, b)
      {
     
      }
      public override int area()
      {
         Console.WriteLine("Triangle 类的面积：");
         return (width * height / 2);
      }
   }
   class Caller
   {
      public void CallArea(Shape sh)
      {
         int a;
         a = sh.area();
         Console.WriteLine("面积： {0}", a);
      }
   }  
   class Tester
   {
     
      static void Main(string[] args)
      {
         Caller c = new Caller();
         Rectangle r = new Rectangle(10, 7);
         Triangle t = new Triangle(10, 5);
         c.CallArea(r);
         c.CallArea(t);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

Rectangle 类的面积：
面积：70
Triangle 类的面积：
面积：25

笔记

1.多态性

多态：一个接口多个功能。

静态多态性：编译时发生函数响应（调用）；

动态多态性：运行时发生函数响应。

静态绑定（早期绑定）：编译时函数和对象的连接机制。两种技术实现静态多态性：函数重载/运算符重载。

函数重载：在同一范围内对相同函数名有多个定义，可以是参数类型或参数个数的不同，但不许只有返回值类型不同。

运算符重载：

关键字 abstract 声明抽象类：用于接口部分类的实现（派生类继承抽象类时，实现完成）。抽象类包含抽象方法，抽象方法可被派生类实现。

抽象类规则：

1.不能创建抽象类的实例
2.不能在抽象类外定义抽象方法
3.不能把抽象类声明为sealed（类前带关键字sealed代表该类是密封类，不能被继承）

关键字virtual声明虚方法:用于方法在继承类中的实现（在不同的继承类中有不同的实现）。

抽象类和虚方法共同实现动态多态性。

注：继承类中的重写虚函数需要声明关键字 override，在方法参数传入中写（类名形参名）例如 public void CallArea(Shape sh)，意思是传入一个 shape 类型的类。

2.virtual 和 abstract

virtual和abstract都是用来修饰父类的，通过覆盖父类的定义，让子类重新定义。

1.virtual修饰的方法必须有实现（哪怕是仅仅添加一对大括号),而abstract修饰的方法一定不能实现。
2.virtual可以被子类重写，而abstract必须被子类重写。
3.如果类成员被abstract修饰，则该类前必须添加abstract，因为只有抽象类才可以有抽象方法。
4.无法创建abstract类的实例，只能被继承无法实例化。

抽象方法和虚方法的区别

1.虚方法必须有实现部分，抽象方法没有提供实现部分，抽象方法是一种强制派生类覆盖的方法，否则派生类将不能被实例化。
2.抽象方法只能在抽象类中声明，虚方法不是。如果类包含抽象方法，那么该类也是抽象的，也必须声明类是抽象的。
3.抽象方法必须在派生类中重写，这一点和接口类似，虚方法不需要再派生类中重写。

简单说，抽象方法是需要子类去实现的。虚方法是已经实现了的，可以被子类覆盖，也可以不覆盖，取决于需求。

抽象方法和虚方法都可以供派生类重写。

3.其它

1、重载(overload): 在同一个作用域(一般指一个类)的两个或多个方法函数名相同，参数列表不同的方法叫做重载，它们有三个特点(俗称两必须一可以):

方法名必须相同
参数列表必须不相同
返回值类型可以不相同

例如：

public void Sleep()
{
    Console.WriteLine("Animal睡觉");
}
public int Sleep(int time)
{
    Console.WriteLine("Animal{0}点睡觉", time);
    return time;
}

2、重写(override):子类中为满足自己的需要来重复定义某个方法的不同实现，需要用 override 关键字，被重写的方法必须是虚方法，用的是 virtual 关键字。它的特点是(三个相同):

相同的方法名
相同的参数列表
相同的返回值

如：父类中的定义：

public virtual void EatFood()
{
    Console.WriteLine("Animal吃东西");
}

子类中的定义：

public override void EatFood()
{
    Console.WriteLine("Cat吃东西");
    //base.EatFood();
}

小提示：经常有童鞋问重载和重写的区别,而且网络上把这两个的区别作为 C# 做常考的面试题之一。实际上这两个概念完全没有关系，仅仅都带有一个“重”字。他们没有在一起比较的意义，仅仅分辨它们不同的定义就好了。

3、虚方法：即为基类中定义的允许在派生类中重写的方法，使用virtual关键字定义。如：

public virtual void EatFood()
{
    Console.WriteLine("Animal吃东西");
}

注意：虚方法也可以被直接调用。如：

Animal a = new Animal();
a.EatFood();

执行输出结果为：

Animal吃东西

4、抽象方法：在基类中定义的并且必须在派生类中重写的方法，使用 abstract 关键字定义。如：

public abstract class Biology
{
    public abstract void Live();
}
public class Animal : Biology
{
    public override void Live()
    {
        Console.WriteLine("Animal重写的抽象方法");
        //throw new NotImplementedException();
    } 
}

注意：抽象方法只能在抽象类中定义，如果不在抽象类中定义，则会报出如下错误：

虚方法和抽象方法的区别是：因为抽象类无法实例化，所以抽象方法没有办法被调用，也就是说抽象方法永远不可能被实现。

5、隐藏方法：在派生类中定义的和基类中的某个方法同名的方法，使用 new 关键字定义。如在基类 Animal 中有一方法 Sleep():

public void Sleep()
{
    Console.WriteLine("Animal Sleep");
}

则在派生类 Cat 中定义隐藏方法的代码为：

new public void Sleep()
{
    Console.WriteLine("Cat Sleep");
}

或者为：

public new void Sleep()
{
    Console.WriteLine("Cat Sleep");
}

注意：

（1）隐藏方法不但可以隐藏基类中的虚方法，而且也可以隐藏基类中的非虚方法。
（2）隐藏方法中父类的实例调用父类的方法，子类的实例调用子类的方法。
（3）和上一条对比：重写方法中子类的变量调用子类重写的方法，父类的变量要看这个父类引用的是子类的实例还是本身的实例，如果引用的是父类的实例那么调用基类的方法，如果引用的是派生类的实例则调用派生类的方法。

posted @ 2021-11-08 13:44 槑孒阅读(68) 评论(0) 编辑收藏举报

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