C#中的多态深入理解

2020-01-24 02:52:07

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来源：转载

供稿：网友

封装、继承、多态，面向对象的三大特性，前两项理解相对容易，但要理解多态，特别是深入的了解，对于初学者而言可能就会有一定困难了。我一直认为学习OO的最好方法就是结合实践，封装、继承在实际工作中的应用随处可见，但多态呢？也许未必，可能不经意间用到也不会把它跟“多态”这个词对应起来。在此抛砖引玉，大家讨论，个人能力有限，不足之处还请指正。

之前看到过类似的问题：如果面试时主考官要求你用一句话来描述多态，尽可能的精炼，你会怎么回答？当然答案有很多，每个人的理解和表达不尽相同，但我比较趋向这样描述：通过继承实现的不同对象调用相同的方法，表现出不同的行为，称之为多态。

例1：

复制代码代码如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Animal();
            animals[1] = new Cat();
            animals[2] = new Dog();

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
    }

输出如下：
Animal eat...
Cat eat...
Dog eat...

在上面的例子中，通过继承，使得Animal对象数组中的不同的对象，在调用Eat()方法时，表现出了不同的行为。

多态的实现看起来很简单，要完全理解及灵活的运用c#的多态机制，也不是一件容易的事，有很多需要注意的地方。

1. new的用法
先看下面的例子。

例2：

复制代码代码如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public new void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal a = new Animal();
            a.Eat();

Animal ac = new Cat();
ac.Eat();

            Cat c = new Cat();
            c.Eat();
        }
    }

运行结果为：
Animal eat...
Animal eat...
Cat eat...

可以看出，当派生类Cat的Eat()方法使用new修饰时，Cat的对象转换为Animal对象后，调用的是Animal类中的Eat()方法。其实可以理解为，使用new关键字后，使得Cat中的Eat()方法和Animal中的Eat()方法成为毫不相关的两个方法，只是它们的名字碰巧相同而已。所以， Animal类中的Eat()方法不管用还是不用virtual修饰，也不管访问权限如何，或者是没有，都不会对Cat的Eat()方法产生什么影响（只是因为使用了new关键字，如果Cat类没用从Animal类继承Eat()方法，编译器会输出警告）。

我想这是设计者有意这么设计的，因为有时候我们就是要达到这种效果。严格的说，不能说通过使用new来实现多态，只能说在某些特定的时候碰巧实现了多态的效果。

2.override实现多态
真正的多态使用override来实现的。回过去看前面的例1，在基类Animal中将方法Eat()用virtual标记为虚拟方法，再在派生类Cat和Dog中用override对Eat()修饰，进行重写，很简单就实现了多态。需要注意的是，要对一个类中一个方法用override修饰，该类必须从父类中继承了一个对应的用virtual修饰的虚拟方法，否则编译器将报错。

好像讲得差不多了，还有一个问题，不知道你想没有。就是多层继承中又是怎样实现多态的。比如类A是基类，有一个虚拟方法method()（virtual修饰），类B继承自类A，并对method()进行重写（override修饰），现在类C又继承自类B，是不是可以继续对method()进行重写，并实现多态呢？看下面的例子。

例3:

复制代码代码如下:

public class Animal
    {
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    public class WolfDog : Dog
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("WolfDog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Animal();
            animals[1] = new Dog();
            animals[2] = new WolfDog();

            for (int i = 0; i < 3; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
}

运行结果为：
Animal eat...
Dog eat...
WolfDog eat...

在上面的例子中类Dog继承自类Animal，对方法Eat()进行了重写，类WolfDog又继承自Dog，再一次对Eat()方法进行了重写，并很好地实现了多态。不管继承了多少层，都可以在子类中对父类中已经重写的方法继续进行重写，即如果父类方法用override修饰，如果子类继承了该方法，也可以用override修饰，多层继承中的多态就是这样实现的。要想终止这种重写，只需重写方法时用sealed关键字进行修饰即可。

3. abstract-override实现多态
先在我们在来讨论一下用abstract修饰的抽象方法。抽象方法只是对方法进行了定义，而没有实现，如果一个类包含了抽象方法，那么该类也必须用abstract声明为抽象类，一个抽象类是不能被实例化的。对于类中的抽象方法，可以再其派生类中用override进行重写，如果不重写，其派生类也要被声明为抽象类。看下面的例子。

例4：

复制代码代码如下:

public abstract class Animal
    {
　　　   public abstract void Eat();
    }

    public class Cat : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Cat eat");
        }
    }

    public class Dog : Animal
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Dog eat");
        }
    }

    public class WolfDog : Dog
    {
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Wolfdog eat");
        }
    }

    class Tester
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal[] animals = new Animal[3];

            animals[0] = new Cat();
            animals[1] = new Dog();
            animals[2] = new WolfDog();

            for (int i = 0; i < animals.Length; i++)
            {
                animals[i].Eat();
            }
        }
    }

运行结果为：
Cat eat...
Dog eat...
Wolfdog eat...

从上面可以看出，通过使用abstract-override可以和virtual-override一样地实现多态，包括多层继承也是一样的。不同之处在于，包含虚拟方法的类可以被实例化，而包含抽象方法的类不能被实例化。

以上就是我对c#中多态的一些浅薄的认识，如有错误的地方，欢迎批评指正！