第6章 抽象类、多态和接口.ppt

1、第6章 抽象类、多态和接口,2010-12-17,本章将做进一步的探讨。 讨论抽象类、多态以及接口的概念和应用。,2020/7/11,2,C#程序设计实用教程,6.1 抽象类,面向对象编程思想试图模拟现实中的对象和关系，那么，仅仅使用上一章介绍的类的基本技术就足够了吗？ 现在，我们来思考一个疑问？,2020/7/11,3,C#程序设计实用教程,6.1.1 什么是抽象类 现实中，存在如图6-1所示的对象及关系，父类“运动员”有3个子类，这3个子类都可以继承父类的“训练”这个方法，但是，仔细考虑下，父类“运动员”的训练该如何实现呢？,2020/7/11,4,C#程序设计实用教程,6.1.1 什么是

2、抽象类 不同的运动员有不同的训练方法,无法用统一的训练方法去针对所有不同的子类运动员。可见，在“运动员”类中，“训练”只是一个纸上谈兵的方法，是一个“虚拟”的方法。 那么，是不是可以把这个方法从运动员中间去掉呢？事实上，“训练”的存在是有其意义的，它规定了所有的子类运动员都要有“训练”这个方法。所以，这个“虚拟”方法也并不是全无用处，可以为其子类设置一个必须包含的方法。 在此，我们把“训练”这个方法称为“抽象方法”，把“运动员”这个父类称为“抽象类”。,2020/7/11,5,C#程序设计实用教程,6.1.1 什么是抽象类 在C#中，抽象方法和抽象类的定义如下： 抽象方法：包含方法定义，但没有

3、具体实现的方法，需要其子类或者子类的子类来具体实现。 抽象类：含有一个或多个抽象方法的类称为抽象类。抽象类不能够被实例化，这是因为它包含了没有具体实现的方法。,2020/7/11,6,C#程序设计实用教程,6.1.2 声明抽象类,现在来看抽象方法和抽象类如何在C#中实现。 .在C#中，使用关键字abstract来定义抽象方法（abstract method），没有方法实现的部分，格式如下： public abstract void Train(); .子类继承抽象父类之后，可以使用override关键字覆盖父类中的抽象方法，并做具体的实现，格式如下： public override void

4、Train() 另外，子类也可以不实现抽象方法，继续留给其后代实现，这时子类仍旧是一个抽象类。,2020/7/11,7,C#程序设计实用教程,6.1.2 声明抽象类,根据上面给出的语法，定义运动员抽象类如下： public abstract class Player / 抽象方法：训练 public abstract void Train(); 代码定义了运动员抽象类，它有一个抽象方法Train();,2020/7/11,8,C#程序设计实用教程,6.1.3 实现抽象方法,对于子类来说，在继承了抽象父类之后，就可以具体实现其中的抽象方法了。 【例6-1】下面的代码分别实现3个子类运动员的抽象方

5、法Train()。 public class FootballPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Football players are training.); ,2020/7/11,9,C#程序设计实用教程,6.1.3 实现抽象方法,/ 游泳运动员 public class SwimPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Swim players are training.); ,2020/7/11,10,C#程序设

6、计实用教程,6.1.3 实现抽象方法,/ 短跑运动员 public class Sprinters : Player public override void Train() Console.WriteLine(Sprinters are training.); 说明：以上的足球运动员类继承了运动员类，并实现了其父类中的抽象方法Train()。其余两个子类与此相同，不再赘述。,2020/7/11,11,C#程序设计实用教程,6.2 多态性,在上一节对于抽象类的概念进行介绍，与抽象类紧密相关的一个面向对象机制是多态。 从字面上可知，多态即表示多种形态，那什么是类的多种形态呢？它有什么用处？本节将

7、对其进行探讨。,2020/7/11,12,C#程序设计实用教程,6.2.1 什么是多态,继续上一节给出的例子，现在假设你是一个运动员总教练，手下有足球、游泳、短跑运动员。你把运动员召集起来之后，如果你是只是对他们说“去训练吧！”，那么他们会怎样做呢？ 很显然，不同项目的运动员会去做不同的训练。对于总教练而言，只需要告诉他们的统一的指令即可。在面向对象的思想中，这称为多态（Polymorphism）。,2020/7/11,13,C#程序设计实用教程,6.2.1 什么是多态,多态就是父类定义的抽象方法，在子类对其进行实现之后，C#允许将子类赋值给父类，然后在父类中，通过调用抽象方法来实现子类具体的

8、功能。 在上一节的示例中，“运动员”包含一个抽象方法“训练”，在其子类对“训练”进行了实现之后，C#允许下面的赋值表达式： Player p=new FootballPlay(); 这样，就实现把一个子类对象赋值给了父类的一个对象，然后，可以利用父类对象调用其抽象函数。 p.Train(); 这样，该运动员对象就会根据自己所从事的项目去做相应的训练。,2020/7/11,14,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,上面介绍了多态的含义，现在使用上一节的运动员示例来介绍其具体实现。 其中，对抽象类的实现代码不变，不再重复。下面说明了如何使用多态性来对运动员们统一发号施令。,2020/7/

9、11,15,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,【例6-2】抽象类、抽象方法和多态的实现。 using System; namespace Example_AbstractClass / 抽象类：运动员 public abstract class Player / 抽象方法：训练 public abstract void Train(); ,2020/7/11,16,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,/ / 足球运动员 / public class FootballPlayer : Player public override void Train() Console.W

10、riteLine(Football players are training.); ,2020/7/11,17,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,/ / 游泳运动员 / public class SwimPlayer : Player public override void Train() Console.WriteLine(Swim players are training.); ,2020/7/11,18,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,/ / 短跑运动员 / public class Sprinters : Player public override voi

11、d Train() Console.WriteLine(Sprinters are training.); ,2020/7/11,19,C#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,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#程序设计实用教程,6.2.2 多态的实现,说明：代码声明了一个运动员对象p，然后

12、对其赋值为足球运动员，并调用Train()方法让其训练；同样，再使其成为一个游泳运动员，同样使用Train()方法让其训练。只看“p.Train();”这行代码，对其所调用的方法是一样的，但由于p的训练项目不同，因此，根据多态的性质，p调用了不同的训练方法。,2020/7/11,21,C#程序设计实用教程,6.2.3 区分多态和重载,如上所述，多态是基于对抽象方法的覆盖（override）来实现的，用统一的对外接口来完成不同的功能。在前面，还介绍了重载（overload）的概念，也是使用统一的对外接口来完成不同的功能，那么这两者有什么区别呢？ 重载，是指允许存在多个同名函数，而这些函数的参数不

13、同。重载的实现是：编译器根据函数不同的参数表，对同名函数的名称加以修饰。对于编译器而言，这些同名函数就成不同的函数。它们的调用地址在编译期间就绑定了。 多态，是指子类重新定义父类的虚函数。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类根据赋给它的不同的子类，动态调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的。 不难看出，两者的区别在于编译器何时去寻找所要调用的具体方法，对于重载而言，在函数调用之前，编译器就已经确定了所要调用的方法，这称为“早绑定”或“静态绑定”；而对于多态，只有等到函数调用的那一刻，编译器才会确定所要调用的具体函数，这称为称为“晚绑定”或“动态绑定”。,2020/7/11,

14、22,C#程序设计实用教程,对MainTest类进一步改进，使能能直接的看到动态绑定。 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、面介绍了抽象类和多态的概念。 下面介绍与抽象类非常相似的另一个概念：接口。 生活中的接口概念：数据线结构，手机充电器 汽车档位，自行车刹车。,2020/7/11,24,C#程序设计实用教程,6.3.1 什么是接口,接口与抽象类非常相似，它定义了一些未实现的属性和方法。所有继承它的类都继承这些成员，在这个角度上，可以把接口理解为一个类的模板。 接口包含的成员：主要是抽象方法 接口和抽象类的相似之处表现在以下两方面： 两者都包含可以由子类继承的抽象成员； 两者都不直接实例化。,2020/7/11,25,C#程序设计实用教程,6.3.1 什么是接口,两者的区别表现在以下几个方面： 抽象类除拥有抽象成

16、员之外，还可以拥有非抽象成员；而接口所有的成员都是抽象的。 抽象成员可以是私有的，而接口的成员一般都是公有的。 接口中不能含有构造函数、析构函数、静态成员和常量。 C#只支持单继承，即子类只能继承一个父类，而一个子类却能够继承多个接口。,2020/7/11,26,C#程序设计实用教程,6.3.2 声明接口,下面通过一个具体的例子，介绍如何在C#中声明和使用接口。图6-2所示是一个IShape 接口的示意图。,示例中有一个“形状”的概念，它有3个具体的形状类：矩形、圆形、三角形。可以看出，在某种意义上，接口同完全的抽象类非常相似。,2020/7/11,27,C#程序设计实用教程,6.3.2 声明

17、接口,C#中声明接口的语法如下： interface /interface members 接口的成员访问级别规定为public，因此，不用在声明成员时使用访问级别修饰符。根据上面给出的语法，下面代码来声明这个Ishape接口。 / / 接口：形状 / public interface Ishape double GetArea(); ,2020/7/11,28,C#程序设计实用教程,6.3.3 实现接口,实现： 声明接口之后，类就可以通过继承接口来实现其中的抽象方法。继承接口的语法同类的继承类似，使用冒号“:”，将待继承的接口放在类的后面。如果继承多个接口，将使用逗号将其分隔。,2020/7

18、/11,29,C#程序设计实用教程,6.3.3 实现接口,在下面的代码中，实现了矩形类，它继承于Ishape接口，并实现了GetArea()方法。 【例6-3】继承Ishape接口实现矩形类。 / 矩形类 public class Rectangle: Ishape public double dblWidth;/宽 public double dblHeitht;/高 / 构造函数 public Rectangle(double _dblWidth,double _dblHeight) this.dblWidth=_dblWidth; this.dblHeitht=_dblHeight; ,2020/7/11,30,C#程序设计实用教程,6.3.3 实现接口,/ 求矩形面积 public double GetArea() return this.dbl