1、第6章 抽象類、多態(tài)和接口,2010-12-17,本章將做進一步的探討。 討論抽象類、多態(tài)以及接口的概念和應用。,2020/7/11,2,C#程序設計實用教程,6.1 抽象類,面向對象編程思想試圖模擬現(xiàn)實中的對象和關系，那么，僅僅使用上一章介紹的類的基本技術就足夠了嗎？ 現(xiàn)在，我們來思考一個疑問？,2020/7/11,3,C#程序設計實用教程,6.1.1 什么是抽象類 現(xiàn)實中，存在如圖6-1所示的對象及關系，父類“運動員”有3個子類，這3個子類都可以繼承父類的“訓練”這個方法，但是，仔細考慮下，父類“運動員”的訓練該如何實現(xiàn)呢？,2020/7/11,4,C#程序設計實用教程,6.1.1 什么是

2、抽象類 不同的運動員有不同的訓練方法,無法用統(tǒng)一的訓練方法去針對所有不同的子類運動員?？梢姡凇斑\動員”類中，“訓練”只是一個紙上談兵的方法，是一個“虛擬”的方法。 那么，是不是可以把這個方法從運動員中間去掉呢？事實上，“訓練”的存在是有其意義的，它規(guī)定了所有的子類運動員都要有“訓練”這個方法。所以，這個“虛擬”方法也并不是全無用處，可以為其子類設置一個必須包含的方法。 在此，我們把“訓練”這個方法稱為“抽象方法”，把“運動員”這個父類稱為“抽象類”。,2020/7/11,5,C#程序設計實用教程,6.1.1 什么是抽象類 在C#中，抽象方法和抽象類的定義如下： 抽象方法：包含方法定義，但沒有

3、具體實現(xiàn)的方法，需要其子類或者子類的子類來具體實現(xiàn)。 抽象類：含有一個或多個抽象方法的類稱為抽象類。抽象類不能夠被實例化，這是因為它包含了沒有具體實現(xiàn)的方法。,2020/7/11,6,C#程序設計實用教程,6.1.2 聲明抽象類,現(xiàn)在來看抽象方法和抽象類如何在C#中實現(xiàn)。 .在C#中，使用關鍵字abstract來定義抽象方法（abstract method），沒有方法實現(xiàn)的部分，格式如下： public abstract void Train(); .子類繼承抽象父類之后，可以使用override關鍵字覆蓋父類中的抽象方法，并做具體的實現(xiàn)，格式如下： public override void

4、Train() 另外，子類也可以不實現(xiàn)抽象方法，繼續(xù)留給其后代實現(xiàn)，這時子類仍舊是一個抽象類。,2020/7/11,7,C#程序設計實用教程,6.1.2 聲明抽象類,根據(jù)上面給出的語法，定義運動員抽象類如下： public abstract class Player / 抽象方法：訓練 public abstract void Train(); 代碼定義了運動員抽象類，它有一個抽象方法Train();,2020/7/11,8,C#程序設計實用教程,6.1.3 實現(xiàn)抽象方法,對于子類來說，在繼承了抽象父類之后，就可以具體實現(xiàn)其中的抽象方法了。 【例6-1】下面的代碼分別實現(xiàn)3個子類運動員的抽象方

5、法Train()。 public class FootballPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Football players are training.); ,2020/7/11,9,C#程序設計實用教程,6.1.3 實現(xiàn)抽象方法,/ 游泳運動員 public class SwimPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Swim players are training.); ,2020/7/11,10,C#程序設

6、計實用教程,6.1.3 實現(xiàn)抽象方法,/ 短跑運動員 public class Sprinters : Player public override void Train() Console.WriteLine(Sprinters are training.); 說明：以上的足球運動員類繼承了運動員類，并實現(xiàn)了其父類中的抽象方法Train()。其余兩個子類與此相同，不再贅述。,2020/7/11,11,C#程序設計實用教程,6.2 多態(tài)性,在上一節(jié)對于抽象類的概念進行介紹，與抽象類緊密相關的一個面向對象機制是多態(tài)。 從字面上可知，多態(tài)即表示多種形態(tài)，那什么是類的多種形態(tài)呢？它有什么用處？本節(jié)將

7、對其進行探討。,2020/7/11,12,C#程序設計實用教程,6.2.1 什么是多態(tài),繼續(xù)上一節(jié)給出的例子，現(xiàn)在假設你是一個運動員總教練，手下有足球、游泳、短跑運動員。你把運動員召集起來之后，如果你是只是對他們說“去訓練吧！”，那么他們會怎樣做呢？ 很顯然，不同項目的運動員會去做不同的訓練。對于總教練而言，只需要告訴他們的統(tǒng)一的指令即可。在面向對象的思想中，這稱為多態(tài)（Polymorphism）。,2020/7/11,13,C#程序設計實用教程,6.2.1 什么是多態(tài),多態(tài)就是父類定義的抽象方法，在子類對其進行實現(xiàn)之后，C#允許將子類賦值給父類，然后在父類中，通過調(diào)用抽象方法來實現(xiàn)子類具體的

8、功能。 在上一節(jié)的示例中，“運動員”包含一個抽象方法“訓練”，在其子類對“訓練”進行了實現(xiàn)之后，C#允許下面的賦值表達式： Player p=new FootballPlay(); 這樣，就實現(xiàn)把一個子類對象賦值給了父類的一個對象，然后，可以利用父類對象調(diào)用其抽象函數(shù)。 p.Train(); 這樣，該運動員對象就會根據(jù)自己所從事的項目去做相應的訓練。,2020/7/11,14,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),上面介紹了多態(tài)的含義，現(xiàn)在使用上一節(jié)的運動員示例來介紹其具體實現(xiàn)。 其中，對抽象類的實現(xiàn)代碼不變，不再重復。下面說明了如何使用多態(tài)性來對運動員們統(tǒng)一發(fā)號施令。,2020/7/

9、11,15,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),【例6-2】抽象類、抽象方法和多態(tài)的實現(xiàn)。 using System; namespace Example_AbstractClass / 抽象類：運動員 public abstract class Player / 抽象方法：訓練 public abstract void Train(); ,2020/7/11,16,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),/ / 足球運動員 / public class FootballPlayer : Player public override void Train() Console.W

10、riteLine(Football players are training.); ,2020/7/11,17,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),/ / 游泳運動員 / public class SwimPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Swim players are training.); ,2020/7/11,18,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),/ / 短跑運動員 / public class Sprinters : Player public override voi

11、d Train() Console.WriteLine(Sprinters are training.); ,2020/7/11,19,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),class MainTest static void Main(string args) Player p; p=new FootballPlayer(); p.Train(); p=new SwimPlayer(); p.Train(); p = new Sprinters(); p.Train(); ,2020/7/11,20,C#程序設計實用教程,6.2.2 多態(tài)的實現(xiàn),說明：代碼聲明了一個運動員對象p，然后

12、對其賦值為足球運動員，并調(diào)用Train()方法讓其訓練；同樣，再使其成為一個游泳運動員，同樣使用Train()方法讓其訓練。只看“p.Train();”這行代碼，對其所調(diào)用的方法是一樣的，但由于p的訓練項目不同，因此，根據(jù)多態(tài)的性質(zhì)，p調(diào)用了不同的訓練方法。,2020/7/11,21,C#程序設計實用教程,6.2.3 區(qū)分多態(tài)和重載,如上所述，多態(tài)是基于對抽象方法的覆蓋（override）來實現(xiàn)的，用統(tǒng)一的對外接口來完成不同的功能。在前面，還介紹了重載（overload）的概念，也是使用統(tǒng)一的對外接口來完成不同的功能，那么這兩者有什么區(qū)別呢？ 重載，是指允許存在多個同名函數(shù)，而這些函數(shù)的參數(shù)不

13、同。重載的實現(xiàn)是：編譯器根據(jù)函數(shù)不同的參數(shù)表，對同名函數(shù)的名稱加以修飾。對于編譯器而言，這些同名函數(shù)就成不同的函數(shù)。它們的調(diào)用地址在編譯期間就綁定了。 多態(tài)，是指子類重新定義父類的虛函數(shù)。當子類重新定義了父類的虛函數(shù)后，父類根據(jù)賦給它的不同的子類，動態(tài)調(diào)用屬于子類的該函數(shù)，這樣的函數(shù)調(diào)用在編譯期間是無法確定的。 不難看出，兩者的區(qū)別在于編譯器何時去尋找所要調(diào)用的具體方法，對于重載而言，在函數(shù)調(diào)用之前，編譯器就已經(jīng)確定了所要調(diào)用的方法，這稱為“早綁定”或“靜態(tài)綁定”；而對于多態(tài)，只有等到函數(shù)調(diào)用的那一刻，編譯器才會確定所要調(diào)用的具體函數(shù)，這稱為稱為“晚綁定”或“動態(tài)綁定”。,2020/7/11,

14、22,C#程序設計實用教程,對MainTest類進一步改進，使能能直接的看到動態(tài)綁定。 class MainTest static void Main(string args) Player p = new Player3; p0=new FootballPlayer(); p1=new SwimPlayer(); p2=new Sprinters(); Random rnd = new Random(); int i = rnd.next(0,3); StartTrain(pi); Static void StartTrain(Player tmp) p.train(); ,6.3 接口,前

15、面介紹了抽象類和多態(tài)的概念。 下面介紹與抽象類非常相似的另一個概念：接口。 生活中的接口概念：數(shù)據(jù)線結構，手機充電器 汽車檔位，自行車剎車。,2020/7/11,24,C#程序設計實用教程,6.3.1 什么是接口,接口與抽象類非常相似，它定義了一些未實現(xiàn)的屬性和方法。所有繼承它的類都繼承這些成員，在這個角度上，可以把接口理解為一個類的模板。 接口包含的成員：主要是抽象方法 接口和抽象類的相似之處表現(xiàn)在以下兩方面： 兩者都包含可以由子類繼承的抽象成員； 兩者都不直接實例化。,2020/7/11,25,C#程序設計實用教程,6.3.1 什么是接口,兩者的區(qū)別表現(xiàn)在以下幾個方面： 抽象類除擁有抽象成

16、員之外，還可以擁有非抽象成員；而接口所有的成員都是抽象的。 抽象成員可以是私有的，而接口的成員一般都是公有的。 接口中不能含有構造函數(shù)、析構函數(shù)、靜態(tài)成員和常量。 C#只支持單繼承，即子類只能繼承一個父類，而一個子類卻能夠繼承多個接口。,2020/7/11,26,C#程序設計實用教程,6.3.2 聲明接口,下面通過一個具體的例子，介紹如何在C#中聲明和使用接口。圖6-2所示是一個IShape 接口的示意圖。,示例中有一個“形狀”的概念，它有3個具體的形狀類：矩形、圓形、三角形?？梢钥闯?，在某種意義上，接口同完全的抽象類非常相似。,2020/7/11,27,C#程序設計實用教程,6.3.2 聲明

17、接口,C#中聲明接口的語法如下： interface /interface members 接口的成員訪問級別規(guī)定為public，因此，不用在聲明成員時使用訪問級別修飾符。根據(jù)上面給出的語法，下面代碼來聲明這個Ishape接口。 / / 接口：形狀 / public interface Ishape double GetArea(); ,2020/7/11,28,C#程序設計實用教程,6.3.3 實現(xiàn)接口,實現(xiàn)： 聲明接口之后，類就可以通過繼承接口來實現(xiàn)其中的抽象方法。繼承接口的語法同類的繼承類似，使用冒號“:”，將待繼承的接口放在類的后面。如果繼承多個接口，將使用逗號將其分隔。,2020/7

18、/11,29,C#程序設計實用教程,6.3.3 實現(xiàn)接口,在下面的代碼中，實現(xiàn)了矩形類，它繼承于Ishape接口，并實現(xiàn)了GetArea()方法。 【例6-3】繼承Ishape接口實現(xiàn)矩形類。 / 矩形類 public class Rectangle: Ishape public double dblWidth;/寬 public double dblHeitht;/高 / 構造函數(shù) public Rectangle(double _dblWidth,double _dblHeight) this.dblWidth=_dblWidth; this.dblHeitht=_dblHeight; ,2020/7/11,30,C#程序設計實用教程,6.3.3 實現(xiàn)接口,/ 求矩形面積 public double GetArea() return this.dbl