深入理解c#多态

深入理解C#多态的完整攻略

什么是多态?

在面向对象编程（OOP）中，多态是指同一个方法在不同情况下表现出现不同的行为。简单来说，就是同样的操作在不同的对象上可以有不同的实现。多态的概念是OOP中的三大特性之一，其它两个是封装和继承。

C#中的多态

C#中的多态性是通过虚方法（Virtual Methods）、抽象类和接口实现的。关键字virtual和override用于C#中的虚方法重写，abstract用于抽象方法，而interface则代表接口。在实现多态时，需要使用到这些关键字。

虚方法和重写

虚方法是可以被重写的，而其它方法都不能被重写。使用关键字virtual修饰一个方法可以将其置为虚方法，如下所示：

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

上面的代码中，Eat方法被定义为虚方法。它可以被派生类（即继承Animal类的子类）重写。

在派生类中重写虚方法时，需要在方法前使用override关键字，从而告诉编译器这个方法是要重写基类中的虚方法，如下所示：

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

上面的代码中，Cat类是Animal类的派生类，它重写了Eat方法。

抽象类和抽象方法

抽象类和抽象方法的作用与虚方法类似，它们也可以用于实现多态性。抽象方法是一种没有实现体的方法，而只是定义了方法名、返回值类型和参数。必须声明为abstract，如下所示：

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

上面的代码中，Animal类中的Eat方法没有实现体。这意味着该类不能被实例化，只能作为基类使用。从抽象类派生出的类必须实现其基类抽象方法。

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

在上面的代码中，Cat类实现了Animal类中的Eat抽象方法。

接口

接口也可以用于实现多态性。C#中的接口是一种特殊的类，它只定义了类成员的名称、返回类型和参数，而没有任何实现。如下所示：

public interface IAnimal 
{
    void Eat();
}

上面的代码中，IAnimal接口定义了一个Eat方法。

实现接口的类必须实现接口中定义的所有成员。例如，下面的代码实现了IAnimal接口：

public class Cat : IAnimal 
{
    public void Eat() 
    {
        Console.WriteLine("Cat eating fish...");
    }
}

示例说明

示例一

我们可以通过下面的代码来看一看多态性的具体表现：

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

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

public class Program 
{
    static void Main(string[] args) 
    {
        Animal animal1 = new Animal();
        Animal animal2 = new Cat();

        animal1.Eat(); // 输出 "Animal eating..."
        animal2.Eat(); // 输出 "Cat eating fish..."
    }
}

上面的代码中，我们定义了Animal类和Cat类，其中Animal类中的Eat方法为虚方法。Cat类重写了Eat方法。在Main方法中，我们定义了一个Animal类型的实例和一个Cat类型的实例。使用这两个实例调用Eat方法，可以看到Animal类型实例调用基类中的Eat方法，而Cat类型实例调用派生类中的Eat方法。这就体现了多态的特性。

示例二

下面的代码演示了如何使用接口来实现多态性：

public interface IAnimal 
{
    void Eat();
}

public class Cat : IAnimal 
{
    public void Eat() 
    {
        Console.WriteLine("Cat eating fish...");
    }
}

public class Dog : IAnimal 
{
    public void Eat() 
    {
        Console.WriteLine("Dog eating meat...");
    }
}

public class Program 
{
    static void Main(string[] args) 
    {
        IAnimal animal1 = new Cat();
        IAnimal animal2 = new Dog();

        animal1.Eat(); // 输出 "Cat eating fish..."
        animal2.Eat(); // 输出 "Dog eating meat..."
    }
}

上面的代码中，我们定义了IAnimal接口和Cat类、Dog类分别实现了IAnimal接口。在Main方法中，我们定义了一个Cat类型的实例和一个Dog类型的实例，并将它们赋值给IAnimal类型的引用。使用这两个实例调用Eat方法，同样可以看到多态的特性。