c#中的interface abstract与virtual介绍

针对“c#中的interface abstract与virtual介绍”的问题，我将会给出详细的解答。

一、介绍

在 C# 中，我们常常会用到 interface、abstract 和 virtual 这三个关键字。它们在面向对象的编程中，起到了非常重要的作用。

1.1 interface

interface 是一种特殊的类，它只能包含成员的声明，而不提供任何实现。具有 interface 的类必须实现此接口，这意味着它们必须提供接口中声明的所有成员的实际实现。一个类可以实现多个接口，而一个接口可以被多个类实现。

下面是一个简单的 interface 示例：

interface IAnimal
{
    void Eat();

    void Move();
}

class Cat : IAnimal
{
    public void Eat()
    {
        Console.WriteLine("猫在吃猫粮");
    }

    public void Move()
    {
        Console.WriteLine("猫在走路");
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个 IAnimal 接口，并定义了两个成员方法 Eat 和 Move。我们又定义了一个 Cat 类来实现 IAnimal 接口，并提供了 Eat 和 Move 方法的实现。这样做的目的是为了让 Cat 类变成一只“动物”，并使之具有动物的行为。当我们需要创建一只“猫”对象时，可以直接实例化 Cat 类，而不需要创建一个新的“动物”类。

1.2 abstract

abstract 是另一种特殊的类，它表示该类仅被用作继承。抽象类不能直接实例化，而只能被用作另一个类的基类。由于抽象类只提供成员的声明，而没有实际的实现，因此抽象类可以在接口和具体实现之间进行平衡。类可以实现多个接口和继承一个抽象类。

下面是一个 abstract 示例：

abstract class Shape
{
    protected double width;
    protected double height;

    public Shape(double w, double h)
    {
        width = w;
        height = h;
    }

    public abstract double Area();
}

class Rectangle : Shape
{
    public Rectangle(double w, double h) : base(w, h)
    {
    }

    public override double Area()
    {
        return width * height;
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个 Shape 抽象类和一个基于 Shape 的 Rectangle 类。Shape 类声明了一个 Area() 方法，但没有实际上的实现。任何一个从 Shape 类派生的类必须实现这个方法。在 Rectangle 类中，我们使用 override 关键字，对 Area() 方法进行实现。这种方式能被用于实现多态性，也能保证任何从 Shape 类派生的类必须实现 Area() 方法。

1.3 virtual

virtual 关键字是用来标识一个类的成员方法、属性或事件，表示它们可以被派生类进行重写（覆盖）。这种情况下，继承类必须使用 override 关键字来重写该成员。如果没有使用 virtual，那么该成员在派生类中就不能被重写。任何一个从 virtual 类派生的类可以选择实现或重写这个方法。

下面是一个 virtual 示例：

class Animal
{
    public virtual void Breathe()
    {
        Console.WriteLine("Animal正在呼吸");
    }
}

class Dog : Animal
{
    public override void Breathe()
    {
        Console.WriteLine("Dog正在呼吸");
    }
}

在上述示例中，我们定义了一个 Animal 类，其中包含了一个 Breathe() 方法的 virtual 实现。此类还有一个 Dog 类，它重写 Animal 类的 Breathe() 方法。当调用 Dog 类Breathe() 方法时，将打印出“Dog正在呼吸”的信息。

二、示例

2.1 interface 示例

上述 interface 例子中，我们定义了一个 IAnimal 接口，其代表着一个动物的特征。而 Cat 类则实现了 IAnimal 接口，从而变成了一只具有动物特征的“猫”。如果我们需要创建另一只动物，比如说“狗”，则可以创建一个新的类并实现IAnimal 接口，从而使之成为一只狗。这样一来，我们就能够简单地实现不同动物的不同特征。

interface IAnimal
{
    void Eat();
    void Move();
}

class Dog : IAnimal
{
    public void Eat()
    {
        Console.WriteLine("狗在吃骨头");
    }

    public void Move()
    {
        Console.WriteLine("狗在跑");
    }
}

2.2 abstract 和 virtual 示例

假设现在有这样一个需求：定义一个图形类，然后派生出矩形和三角形类，实现对其面积的计算。

首先，我们定义一个 Shape 抽象类：

abstract class Shape
{
    protected double width;
    protected double height;

    public Shape(double w, double h)
    {
        width = w;
        height = h;
    }

    public abstract double Area();
}

然后，我们实现一个基于矩形的 Rectangle 类：

class Rectangle : Shape
{
    public Rectangle(double w, double h) : base(w, h)
    {
    }

    public override double Area()
    {
        return width * height;
    }
}

最后，我们实现一个基于三角形的 Triangle 类：

class Triangle : Shape
{
    public Triangle(double w, double h) : base(w, h)
    {
    }

    public override double Area()
    {
        return width * height / 2;
    }
}

现在，我们可以通过创建 Rectangle 和 Triangle 对象，来计算它们各自的面积：

var r = new Rectangle(10, 5);
var t = new Triangle(10, 5);

Console.WriteLine($"矩形的面积是 {r.Area()}");
Console.WriteLine($"三角形的面积是 {t.Area()}");

输出：

矩形的面积是 50
三角形的面积是 25

三、总结

简单来说，interface、abstract 和 virtual 三个关键字是面向对象编程中用来达到描述、实现和扩展类的目的。它们提供了一种非常有用的方式来对类的行为进行组织和定义。在你编写 C# 代码时，掌握这三个关键字将会让你的程序更加灵活、可扩展、可维护。