多態(tài)是面向對象編程中三大機制之一,其原理建立在"從父類繼承而來的子類可以轉換為其父類"這個規(guī)則之上,換句話說,能用父類的地方,就能用該類的子類.當從父類派生了很多子類時,由于每個子類都有其不同的代碼實現,所以當用父類來引用這些子類時,同樣的操作而可以表現出不同的操作結果,這就是所謂的多態(tài).
多態(tài)允許將子類的對象當作父類的對象使用,某父類型的引用指向其子類型的對象,調用的方法是該子類型的方法。比如,你的老板讓所有員工在九點鐘開始工作, 他只要在九點鐘的時候說:“開始工作”即可,而不需要對銷售人員說:“開始銷售工作”,對技術人員說:“開始技術工作”, 因為“員工”是一個抽象的事物, 只要是員工就可以開始工作,他知道這一點就行了。至于每個員工,當然會各司其職,做各自的工作。
面向對象程序設計中的另外一個重要概念是多態(tài)性。在運行時,可以通過指向基類的指針,來調用實現派生類中的方法。 可以把一組對象放到一個數組中,然后調用它們的方法,在這種場合下,多態(tài)性作用就體現出來了,這些對象不必是相同類型的對象。當然,如果它們都繼承自某個類,你可以把這些派生類,都放到一個數組中。 如果這些對象都有同名方法,就可以調用每個對象的同名方法。本節(jié)課將向你介紹如何完成這些事情。
1.清單9-1. 帶有虛方法的基類:DrawingObject.cs
using System;
public class DrawingObject
{
public virtual void Draw()
{
Console.WriteLine("I'm just a generic drawing object.");
}
}
說明
清單9-1 定義了DrawingObject類。這是個可以讓其他對象繼承的基類。該類有一個名為Draw()的方法。Draw()方法帶有一個virtual修飾符,該修飾符表明:該基類的派生類可以重載該方法。DrawingObject類的 Draw()方法完成如下事情:輸出語句"I'm just a generic drawing object."到控制臺。
2.清單9-2. 帶有重載方法的派生類:Line.cs, Circle.cs, and Square.cs
using System;
public class Line : DrawingObject
{
public override void Draw()
{
Console.WriteLine("I'm a Line.");
}
}
public class Circle : DrawingObject
{
public override void Draw()
{
Console.WriteLine("I'm a Circle.");
}
}
public class Square : DrawingObject
{
public override void Draw()
{
Console.WriteLine("I'm a Square.");
}
}
說明
清單9-2定義了三個類。這三個類都派生自DrawingObject類。每個類都有一個同名Draw()方法,這些Draw()方法中的每一個都有一個重載修飾符。重載修飾符可讓該方法在運行時重載其基類的虛方法,實現這個功能的條件是:通過基類類型的指針變量來引用該類。
3.清單9-3. 實現多態(tài)性的程序:DrawDemo.cs
using System;
public class DrawDemo
{
public static int Main(string[] args)
{
DrawingObject[] dObj = new DrawingObject[4];
dObj[0] = new Line();
dObj[1] = new Circle();
dObj[2] = new Square();
dObj[3] = new DrawingObject();
foreach (DrawingObject drawObj in dObj)
{
drawObj.Draw();
}
return 0;
}
}
說明
清單9-3演示了多態(tài)性的實現,該程序使用了在清單 9-1 和清單9-2中定義的類。在DrawDemo類中的Main()方法中,創(chuàng)建了一個數組, 數組元素是DrawingObject 類的對象。該數組名為dObj,是由四個DrawingObject類型的對象組成。
接下來, 初始化dObj數組, 由于Line, Circle和Square類都是DrawingObject類的派生類,所以這些類可以作為dObj數組元素的類型。 如果C#沒有這種功能,你得為每個類創(chuàng)建一個數組。繼承的性質可以讓派生對象當作基類成員一樣用,這樣就節(jié)省了編程工作量。
一旦數組初始化之后,接著是執(zhí)行foreach循環(huán),尋找數組中的每個元素。在每次循環(huán)中, dObj 數組的每個元素(對象)調用其Draw()方法。多態(tài)性體現在:在運行時,各自調用每個對象的Draw()方法。盡管dObj 數組中的引用對象類型是DrawingObject,這并不影響派生類重載DrawingObject 類的虛方法Draw()。 在dObj 數組中,通過指向DrawingObject 基類的指針來調用派生類中的重載的Draw()方法。
輸出結果是:
I'm a Line.
I'm a Circle.
I'm a Square.
I'm just a generic drawing object.
在DrawDemo 程序中,調用了每個派生類的重載的Draw()方法。 最后一行中,執(zhí)行的是DrawingObject類的虛方法Draw()。這是因為運行到最后,數組的第四個元素是DrawingObject類的對象。
小結
現在對多態(tài)性有所了解之后,你可以在派生類中,實現一個重載基類虛方法的方法。虛方法和重載的派生類方法之間的關系就體現出C#的多態(tài)性。
同種意義的直觀理解:
1、基類中定義虛方法,派生類中可以用override 來覆蓋基類中的方法。只有基類的方法加上關鍵字virtual后才可以被override,從而實現面向對象最重要的特征--多態(tài)性,即基類可以使用派生類的方法
2、簡單一點說就是子類中override的方法能夠覆蓋積累中的virtual方法,當你把一個子類的實例轉換為基類時,調用該方法時還是調用的子類的override的方法
虛擬函數從C#的程序編譯的角度來看,它和其它一般的函數有什么區(qū)別呢?一般函數在編譯時就靜態(tài)地編譯到了執(zhí)行文件中,其相對地址在程序運行期間是不發(fā)生變化的,也就是寫死了的!而虛函數在編譯期間是不被靜態(tài)編譯的,它的相對地址是不確定的,它會根據運行時期對象實例來動態(tài)判斷要調用的函數,其中那個申明時定義的類叫申明類,那個執(zhí)行時實例化的類叫實例類。
如:飛禽 bird = new 麻雀();
那么飛禽就是申明類,麻雀是實例類。
具體的檢查的流程如下
1、當調用一個對象的函數時,系統(tǒng)會直接去檢查這個對象申明定義的類,即申明類,看所調用的函數是否為虛函數;
2、如果不是虛函數,那么它就直接執(zhí)行該函數。而如果有virtual關鍵字,也就是一個虛函數,那么這個時候它就不會立刻執(zhí)行該函數了,而是轉去檢查對象的實例類。
3、在這個實例類里,他會檢查這個實例類的定義中是否有重新實現該虛函數(通過override關鍵字),如果是有,那么OK,它就不會再找了,而馬上執(zhí)行該實例類中的這個重新實現的函數。而如果沒有的話,系統(tǒng)就會不停地往上找實例類的父類,并對父類重復剛才在實例類里的檢查,直到找到第一個重載了該虛函數的父類為止,然后執(zhí)行該父類里重載后的函數。
知道這點,就可以理解下面代碼的運行結果了:
using System;
namespace Zhisi.Net
{
class A
{
public virtual void Func() // 注意virtual,表明這是一個虛擬函數
{
Console.WriteLine("Func In A");
}
}
class B : A // 注意B是從A類繼承,所以A是父類,B是子類
{
public override void Func() // 注意override ,表明重新實現了虛函數
{
Console.WriteLine("Func In B");
}
}
class C : B // 注意C是從B類繼承,所以B是父類,C是子類
{
}
class D : A // A是父類,D是子類
{
public new void Func() // 注意new ,表明覆蓋父類里的同名類,而不是重新實現
{
Console.WriteLine("Func In B");
}
}
class program
{
static void Main()
{
A a; // 定義一個a這個A類的對象.這個A就是a的申明類
A b; // 定義一個b這個A類的對象.這個A就是b的申明類
A c; // 定義一個c這個A類的對象.這個A就是b的申明類
A d; // 定義一個d這個A類的對象.這個A就是b的申明類
a = new A(); // 實例化a對象,A是a的實例類
b = new B(); // 實例化b對象,B是b的實例類
c = new C(); // 實例化b對象,C是b的實例類
d = new D(); // 實例化b對象,D是b的實例類
a.Func(); // 執(zhí)行a.Func:1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查實例類A,就為本身 4.執(zhí)行實例類A中的方法 5.輸出結果 Func In A
b.Func(); // 執(zhí)行b.Func:1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查實例類B,有重載的 4.執(zhí)行實例類B中的方法 5.輸出結果 Func In B
c.Func(); // 執(zhí)行c.Func:1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查實例類C,無重載的 4.轉去檢查類C的父類B,有重載的 5.執(zhí)行父類B中的Func方法 5.輸出結果 Func In B
d.Func(); // 執(zhí)行d.Func:1.先檢查申明類A 2.檢查到是虛擬方法 3.轉去檢查實例類D,無重載的(這個地方要注意了,雖然D里有實現Func(),但沒有使用override關鍵字,所以不會被認為是重載) 4.轉去檢查類D的父類A,就為本身 5.執(zhí)行父類A中的Func方法 5.輸出結果 Func In A
D d1 = new D();
d1.Func(); // 執(zhí)行D類里的Func(),輸出結果 Func In D
Console.ReadLine();
}
}
}