c#教程

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 {#overload}

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:

实例

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:

实例

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 {#override}

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:

实例

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。

实例

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:

实例

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