深入淺出OOP（二）: 多態和繼承(繼承)

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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

• 繼承允許子類複用基類非private的的資料和方法

繼承的實現

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

  x =

 

在Program.cs中，調用ClassA

  Main(=

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。 下面我們重寫，使ClassA繼承自ClassB。

  x =

 

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，這個簡單的執行個體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

 

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

   x =

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：

   x =

 

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：

          x =                          Main(=

 

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？

          x =                         Main(=

 

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。

除了建構函式和解構函式，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#所有參考型別的基類；同時，繼承具有傳遞性，如ClassC繼承自ClassB，ClassB繼承自ClassA，則ClassC可完全複用ClassA的資料和函數---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‘

 

啟動並執行結果讓人抓狂

在C#中，自訂類無法繼承自C#內建的一些類，如System.ValueType, System.Enum, System.Delegate, System.Array, etc。

 

下面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#僅支援單類繼承，不支援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。

 

那麼可否實現循環相依性繼承呢？

   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。

 

執行個體對象的是否可賦值

   b =    a =

 

Program.cs 代碼如下

              Main(= = ==

 

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裡面的資料成員變數a資料一致，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：

   b =    a =               Main(= = ==

 

ClassA繼承自ClassB，我們希望可以直接賦值其執行個體對象。

 

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：

   b =    a =               Main(= = ==

 

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尋找，再尋找其基類的

• base關鍵字被C#用於在子類中調用基類函數、變數

• 繼承關係無法復原轉

• 除了建構函式、解構函式，子類繼承了基類的一些

• 自訂類預設繼承自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#不支援從多類繼承

• C#不支援迴圈繼承

• 子類對象可直接賦值給基類，反之需要強轉

 

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

深入淺出OOP（二）: 多態和繼承(繼承)