深入理解OOP(第一天):多态和继承(初期绑定和编译时多态)

2019-11-14 13:37:18

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供稿：网友

在本系列中，我们以CodePRoject上比较火的OOP系列博客为主，进行OOP深入浅出展现。
无论作为软件设计的高手、或者菜鸟，对于架构设计而言，均需要多次重构、取舍，以有利于整个软件项目的健康构建，有些经验是前辈总结的，我们拿来使用即可，有些是团队知识沉淀的，总之复用前人好的思想有利于减少返工。当然，在面试的时候，如果能围绕OOP大谈特谈，自然会加分多多的。
开始阅读本系列博客的预备知识，多态、封装、面向对象编程等，请通过MSDN学习。如下图的术语，您应该耳熟能详的。本系列文章使用C#作为唯一编程语言。

深入理解OOP(一):多态和继承(初期绑定和编译时多态)
深入理解OOP(二):多态和继承(继承)
深入理解OOP(三):多态和继承(动态绑定和运行时多态)
深入理解OOP(四):多态和继承(C#中的抽象类)
深入理解OOP(五):C#中的访问修饰符(Public/Private/Protected/Internal/Sealed/Constants/Static and Readonly Fields)
深入理解OOP(六):枚举(实用方法)
深入理解OOP(七):属性(实用方法)
深入理解OOP(八):索引器(实用方法)
深入理解OOP(九):事件(深入理解)

OOP

是什么OOP，以及OOP的优势是什么？

OOP代表的是面向对象编程（Object-Oriented Programming）,它基于对象的整体进行编程，取代了基于过程函数的编程思想。具体实现是围绕对象进行数据、函数封装，而不是基于逻辑关系。OOP中的对象直达的是一个特定的类型、或者某类型的实例对象、更多时候是一个class。每个class对象的结构基本相似，但是有各自特有的属性和数据值。对象之间可通过对外的接口进行访问：方法、属性等。基于OOP的这些优势，独立的对象可以修改而不会影响到其他对象，这样会比较方便的升级软件减少潜在的bug。软件系统随着时间的推移，会变得越来越大，OOP编程思想有效的提高了系统代码的可读性和管理性。

OOP的概念是什么？

下面用5个术语来说明OOP的具体概念是什么：

数据抽象（Data Abstraction）：数据抽象是对需要操作的物体进行建模的出发点，既对使用对象进行了抽象，隐藏了内部的细节(对使用的最终用户而言)。用户可以非常方便的使用class的方法、数据，而不用关心数据创建、运行逻辑的背后复杂的过程。我们以真实世界为例，当你骑一辆自行车的时候，不用考虑变速齿轮的原理如何驱动链条、车轮吧。
继承（Inheritance）：继承是OOP概念中最流行的一个概念。继承给程序员提供了可复用代码的优势。基类定义好函数逻辑，子类通过继承，可实现直接访问--就想子类自身的方法一样方便。
数据封装（Data Encapsulation）：对class的成员变量、成员函数通过访问控制符进行包装，则称为数据封装。访问控制符有public、Protected、Private、Internal 4种类型。
多态（Polymorphism）：对象可通过传递不同参数实现相同的动作，这种行为我们称之为多态。我们以真实世界为例，“开车”这个方法，对不同类型的用户要提供不同的参数实现多态，如Car.Drive(Man), Car.Drive(Woman)等。
消息通信（Message Communication）：消息通信意味着通过通过消息进行class函数的调用、执行。

多态（Polymorphism）

在本节，我们分别用代码片段来阐述各自类型的多态类型：函数重载、早期绑定、编译器的多态。

先创建一个console 工程，并命名为InheritanceAndPolymorphism，然后添加类Overload.cs，再添加DisplayOverload函数。

public class Overload    {        public void DisplayOverload(int a){            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a);        }        public void DisplayOverload(string a){            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a);        }        public void DisplayOverload(string a, int b){            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a + b);        }    }

在Program.cs添加如下代码

class Program{        static void Main(string[] args)        {            Overload overload = new Overload();            overload.DisplayOverload(100);            overload.DisplayOverload("method overloading");            overload.DisplayOverload("method overloading", 100);            Console.ReadKey();        }}

运行程序，结果如下：

DisplayOverload 100
DisplayOverload method overloading
DisplayOverload method overloading100

Overload类中的DisplayOverload提供了3类不同的重载函数：方法名相同，参数类型和个数不同。C#中的这种方式成为重载，既我们不需要为每类函数定义不同名字的函数，仅需要改变函数参数类型和个数即可实现，这个也成为函数签名。

用不同的返回值可以否？我们试试下面的代码：

public void DisplayOverload() { }public int DisplayOverload(){ }

肯定的结果是，Visual Studio会给予如下的报错信息：

Error: Type 'InheritanceAndPolymorphism.Overload' already defines a member called 'DisplayOverload' with the same parameter types

从上面的结果可知：返回值不作为多态函数签名。

我们再运行如下的代码：

static void DisplayOverload(int a)  {   }public void DisplayOverload(int a) {   }public void DisplayOverload(string a){  }

结果依然是报错：

Error: Type 'InheritanceAndPolymorphism.Overload' already defines a member called 'DisplayOverload' with the same parameter types

结论：static的可见函数修饰符不作为重载签名。

运行下面的代码，试试out、ref可否作为重载签名。

private void DisplayOverload(int a) {   }private void DisplayOverload(out int a)        {            a = 100;        }private void DisplayOverload(ref int a) {   }

结果是如下的报错：

Error: Cannot define overloaded method 'DisplayOverload' because it differs from another method only on ref and out

结论：ref、out传递参数修饰符也不能作为重载签名。

多态中Params 参数的作用

一个函数可包含如下4种类型的参数传递：

值传递 (pass by value)
引用传递 (Pass by reference)
作为output参数 (As an output parameter)
使用参数数组 (Using parameter arrays)

我们运行如下代码：

public void DisplayOverload(int a, string a)  {   }        public void Display(int a)        {            string a;        }

获得如下报错信息：

Error1: The parameter name 'a' is a duplicate
Error2: A local variable named 'a' cannot be declared in this scope because it would give a different meaning to 'a', which is already used in a 'parent or current' scope to denote something else

在相同的作用域中，参数名称必须是唯一的。

在Overload.cs文件中，添加如下代码：

public class Overload    {        private string name = "Akhil";        public void Display()        {            Display2(ref name, ref name);            System.Console.WriteLine(name);        }        private void Display2(ref string x, ref string y)        {            System.Console.WriteLine(name);            x = "Akhil 1";            System.Console.WriteLine(name);            y = "Akhil 2";            System.Console.WriteLine(name);            name = "Akhil 3";        }    }

在Program.cs中添加如下代码：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Overload overload = new Overload();            overload.Display();            Console.ReadKey();        }    }

运行结果如下：

Akhil
Akhil 1
Akhil 2
Akhil3

结论：我们通过ref引用传递了name的内存地址，故修改x、y的值相当于直接修改name的值，故结果运行如上。

下面这段代码演示了params关键字的作用：

在Overload.cs文件添加如下代码：

public class Overload    {        public void Display()        {            DisplayOverload(100, "Akhil", "Mittal", "OOP");            DisplayOverload(200, "Akhil");            DisplayOverload(300);        }        private void DisplayOverload(int a, params string[] parameterArray)        {            foreach (string str in parameterArray)               Console.WriteLine(str + " " + a);        }    }

在Program.cs文件添加如下代码：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Overload overload = new Overload();            overload.Display();            Console.ReadKey();        }    }

运行结果如下:

Akhil 100
Mittal 100
OOP 100
Akhil 200

C#提供了params动态参数数组机制，非常方便的在运行时动态传递不同数量的同类型参数。

注：params关键词仅能作为函数的最后一个参数适用。

我们再试试params关键字的函数签名和非params关键字函数签名的优先级顺序：

public class Overload    {        public void Display()        {            DisplayOverload(200);            DisplayOverload(200, 300);            DisplayOverload(200, 300, 500, 600);        }        private void DisplayOverload(int x, int y)        {            Console.WriteLine("The two integers " + x + " " + y);        }        private void DisplayOverload(params int[] parameterArray)        {            Console.WriteLine("parameterArray");        }    }

Program.cs文件添加如下代码：

class Program    {        static void Main(string[] args)        {            Overload overload = new Overload();            overload.Display();            Console.ReadKey();        }    }

运行结果如下：