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本文是深入浅出OOP第二篇,主要说说继承的话题。
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在OOP中,继承有如下的定义:
继承是一种OOP的机制,用于派生继承预定义的类
在这个继承关系中,预定义的类是基类,新类是子类
继承常常用于实现代码重用
继承允许子类复用基类非private的的数据和方法
创建一个Console工程,命名为InheritanceAndPolymorphism。添加ClassA、ClassB类,并拷贝下面的代码:
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,调用ClassA
class Program { static void Main(string[] args) { ClassA a = new ClassA(); a.Display1(); } }
如果运行,肯定会报错的。
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
因为我们在ClassA中未定义Display1的方法。 下面我们重写,使ClassA继承自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"); } }
再次运行,结果如下:
ClassB Display1
ClassA已经可以访问其基类的Display1函数了,这个简单的实例说明了继承可复用基类的妙处,下面这张图以父子财产继承关系说明了继承的意义
再来看另外一个场景,假设ClassA也有一个Display1函数,签名和其基类一样的:
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"); } }
执行后结果如下:
ClassA Display1
看起来结果是对的,ClassA默认调用了自己的Display1函数,但是Visual Studio有一个警告:
Warning: '
InheritanceAndPolymorphism.ClassA.Display1()
' hides inherited member 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB.Display1()
'. Use thenew
keyword if hiding was intended.
C#中对方法的调用首先是查询ClassA自己中有无Display1函数,再查询其基类有无Display1函数。在基类和子类出现同样函数的情况现实项目中是存在的,可能是基类代码过于陈旧了,子类既想用同签名的函数,又无法停止基类的同签名函数,故会出现这样的警告---尽管逻辑正确,但是这种设计还是有一些瑕疵的。
我们再试试在CalssA中通过base调用基类同名方法的情况:
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"); } }
执行结果如下:
ClassA Display1
ClassB Display1
这个实验说明C#提供了base关键词,用于在继承中子类调用基类的函数或者变量(非private类型)。
同样的,在ClassA.Display1中调用其基类的Display2也是可以的,代码如下所示:
////// ClassB: acting as base class /// class ClassB { public int x = 100; public void Display1() { Console.WriteLine("ClassB Display1"); } public void Display2() { Console.WriteLine("ClassB Display2"); } } ////// ClassA: acting as derived class /// class ClassA : ClassB { public void Display1() { Console.WriteLine("ClassA Display1"); base.Display2(); } } ////// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// class Program { static void Main(string[] args) { ClassA a = new ClassA(); a.Display1(); Console.ReadKey(); } }
执行结果如下:
ClassA Display1
ClassB Display2
那么可否通过基类调用其子类的函数呢?
////// ClassB: acting as base class /// class ClassB { public int x = 100; public void Display1() { Console.WriteLine("ClassB Display1"); } } ////// ClassA: acting as derived class /// class ClassA : ClassB { public void Display2() { Console.WriteLine("ClassA Display2"); } } ////// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// class Program { static void Main(string[] args) { ClassB b = new ClassB(); b.Display2(); Console.ReadKey(); } }
运行报错:
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
原因是继承无法实现逆向调用,既基类无法调用子类。
除了构造函数和析构函数,子类继承了其基类的一些(包括private的成员变量和成员函数,只是无法访问)。
在C#中,一个类默认继承的是object类型,object是C#所有引用类型的基类;同时,继承具有传递性,如ClassC继承自ClassB,ClassB继承自ClassA,则ClassC可完全复用ClassA的数据和函数---ClassC继承了ClassA。
C#中所有的类型都可被继承吗?
public class ClassW : System.ValueType { } public class ClassX : System.Enum { } public class ClassY : System.Delegate { } public class ClassZ : System.Array { }
'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'
运行的结果让人抓狂
在C#中,自定义类无法继承自C#内置的一些类,如System.ValueType
, System.Enum
, System.Delegate
, System.Array
, etc。
下面这个例子我们再看看C++中的多类继承是否可在C#中实现:
public class ClassW { } public class ClassX { } public class ClassY : ClassW, ClassX { }
执行结果:
Compile time Error: Class 'InheritanceAndPolymorphism.ClassY
' cannot have multiple base classes: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW
' and 'ClassX
'.
执行结论是:C#仅支持单类继承,不支持C++的这种星型继承关系。 要使用星型继承关系,请用接口实现。
那么可否实现循环依赖继承呢?
public class ClassW: ClassY { } public class ClassX: ClassW { } public class ClassY : ClassX { }
代码逻辑很简单,ClassW继承自ClassY,ClassX继承自ClassW, ClassY继承自ClassX。
但是编译后报错了:
Error: Circular base class dependency involving 'InheritanceAndPolymorphism.ClassX
' and 'InheritanceAndPolymorphism.ClassW
'.
我们得出一个结论,C#中不许环形依赖继承。
ClassB:public class ClassB { public int b = 100; } ClassA: public class ClassA { public int a = 100; }
Program.cs 代码如下
////// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// public class Program { private static void Main(string[] args) { ClassB classB = new ClassB(); ClassA classA = new ClassA(); classA = classB; classB = classA; } }
我们尝试判断ClassA、ClassB的对象是否可赋值。
编译的结果是:报错了
Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'
尽管ClassA和ClassB里面的数据成员变量a数据一致,都为100,但是这里用等号比较的是类型--引用地址,故无法进行赋值。
我们再来试试继承关系的:
public class ClassB { public int b = 100; } public class ClassA:ClassB { public int a = 100; } ////// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// public class Program { private static void Main(string[] args) { ClassB classB = new ClassB(); ClassA classA = new ClassA(); classA = classB; classB = classA; } }
ClassA继承自ClassB,我们希望可以直接赋值其实例对象。
运行结果如下:
Error: Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB
' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA
'.
运行结论:C#中子类对象可直接赋值给基类对象,基类对象需要往下强转。代码修改如下:
public class ClassB { public int b = 100; } public class ClassA:ClassB { public int a = 100; } ////// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// public class Program { private static void Main(string[] args) { ClassB classB = new ClassB(); ClassA classA = new ClassA(); classB=classA; classA = (ClassA)classB; } }
这样编译就通过了。
如果ClassA不继承自ClassB,则这种强转在C#中是会报错的:
Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'
Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'
无法阻止子类覆盖基类同签名方法
继承关系是子类的同签名方法先查找,再查找其基类的
base关键字被C#用于在子类中调用基类函数、变量
继承关系不可逆转
除了构造函数、析构函数,子类继承了基类的一些
自定义类默认继承自Object类型,但是C#的这些类型不能被继承:System.ValueType
, System.Enum
, System.Delegate
, System.Array
, etc.
C#不支持从多类继承
C#不支持循环继承
子类对象可直接赋值给基类,反之需要强转
原文地址:Diving in OOP (Day 2): Polymorphism and Inheritance (Inheritance)