转载

深入浅出OOP（二）: 多态和继承(继承)

本文是深入浅出OOP第二篇，主要说说继承的话题。

继承的介绍

在OOP中，继承有如下的定义：

继承是一种OOP的机制，用于派生继承预定义的类
在这个继承关系中，预定义的类是基类，新类是子类
继承常常用于实现代码重用
继承允许子类复用基类非private的的数据和方法

继承的实现

创建一个Console工程，命名为 InheritanceAndPolymorphism。添加ClassA、ClassB类，并拷贝下面的代码：

ClassA:    class ClassA   {   } ClassB:  class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassB Display2");   }  }

在 Program.cs 中，调用ClassA

class Program     {         static void Main(string[] args)         {              ClassA a = new ClassA();             a.Display1();         }     }

如果运行，肯定会报错的。

Error: 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA ' does not contain a definition for ' Display1 ' and no extension method ' Display1 ' accepting a first argument of type ' InheritanceAndPolymorphism.ClassA ' could be found

因为我们在ClassA中未定义Display1的方法。下面我们重写，使ClassA继承自ClassB。

ClassA:   class ClassA:ClassB  {  } ClassB: class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassB Display2");   }  }

再次运行，结果如下：

ClassB Display1

ClassA已经可以访问其基类的Display1函数了，这个简单的实例说明了继承可复用基类的妙处，下面这张图以父子财产继承关系说明了继承的意义

深入浅出OOP（二）: 多态和继承(继承)

再来看另外一个场景，假设ClassA也有一个Display1函数，签名和其基类一样的：

class ClassA:ClassB  {   public void Display1()   {    System.Console.WriteLine("ClassA Display1");   }  } ClassB: class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassB Display2");   }  }

执行后结果如下：

ClassA Display1

看起来结果是对的，ClassA默认调用了自己的Display1函数，但是Visual Studio有一个警告：

Warning: ' InheritanceAndPolymorphism.ClassA.Display1() ' hides inherited member ' InheritanceAndPolymorphism.ClassB.Display1() '. Use the new keyword if hiding was intended.

C#中对方法的调用首先是查询ClassA自己中有无Display1函数，再查询其基类有无Display1函数。在基类和子类出现同样函数的情况现实项目中是存在的，可能是基类代码过于陈旧了，子类既想用同签名的函数，又无法停止基类的同签名函数，故会出现这样的警告---尽管逻辑正确，但是这种设计还是有一些瑕疵的。

我们再试试在CalssA中通过base调用基类同名方法的情况：

ClassA:   class ClassA:ClassB  {   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassA Display1");    base.Display1();   }  } ClassB: class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassB Display2");   }  }

执行结果如下：

ClassA Display1

ClassB Display1

这个实验说明C#提供了base关键词，用于在继承中子类调用基类的函数或者变量(非private类型)。

深入浅出OOP（二）: 多态和继承(继承)

同样的，在ClassA.Display1中调用其基类的Display2也是可以的，代码如下所示：

/// <summary> /// ClassB: acting as base class  /// </summary> class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassB Display2");   }  }  /// <summary>  /// ClassA: acting as derived class  /// </summary>  class ClassA : ClassB  {   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassA Display1");    base.Display2();   }  }  /// <summary>  /// Program: used to execute the method.  /// Contains Main method.  /// </summary>  class Program  {   static void Main(string[] args)   {    ClassA a = new ClassA();    a.Display1();    Console.ReadKey();   }  }

执行结果如下：

ClassA Display1

ClassB Display2

那么可否通过基类调用其子类的函数呢？

/// <summary> /// ClassB: acting as base class  /// </summary> class ClassB  {   public int x = 100;   public void Display1()   {    Console.WriteLine("ClassB Display1");   }  }  /// <summary>  /// ClassA: acting as derived class  /// </summary>  class ClassA : ClassB  {   public void Display2()   {    Console.WriteLine("ClassA Display2");   }  }  /// <summary>  /// Program: used to execute the method.  /// Contains Main method.  /// </summary>  class Program  {   static void Main(string[] args)   {    ClassB b = new ClassB();    b.Display2();    Console.ReadKey();   }  }

运行报错：

Error: ' InheritanceAndPolymorphism.ClassB ' does not contain a definition for ' Display2 ' and no extension method ' Display2 ' accepting a first argument of type ' InheritanceAndPolymorphism.ClassB ' could be found

原因是继承无法实现逆向调用，既基类无法调用子类。

除了构造函数和析构函数，子类继承了其基类的一些(包括private的成员变量和成员函数，只是无法访问)。

在C#中，一个类默认继承的是object类型，object是C#所有引用类型的基类；同时，继承具有传递性，如ClassC继承自ClassB，ClassB继承自ClassA，则ClassC可完全复用ClassA的数据和函数---ClassC继承了ClassA。

C#中所有的类型都可被继承吗？

public class ClassW : System.ValueType    {    }     public class ClassX : System.Enum    {    }     public class ClassY : System.Delegate    {    }     public class ClassZ : System.Array    {    }

执行结果：

'InheritanceAndPolymorphism.ClassW' cannot derive from special class 'System.ValueType'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassX' cannot derive from special class 'System.Enum'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassY' cannot derive from special class 'System.Delegate'

'InheritanceAndPolymorphism.ClassZ' cannot derive from special class 'System.Array'

运行的结果让人抓狂

在C#中，自定义类无法继承自C#内置的一些类，如 System.ValueType , System.Enum , System.Delegate , System.Array , etc。

下面这个例子我们再看看C++中的多类继承是否可在C#中实现：

    public class ClassW     {     }      public class ClassX     {     }      public class ClassY : ClassW, ClassX     {     }

执行结果：

Compile time Error: Class ' InheritanceAndPolymorphism.ClassY ' cannot have multiple base classes: ' InheritanceAndPolymorphism.ClassW ' and ' ClassX '.

执行结论是：C#仅支持单类继承，不支持C++的这种星型继承关系。要使用星型继承关系，请用接口实现。

那么可否实现循环依赖继承呢？

   public class ClassW: ClassY     {     }      public class ClassX: ClassW     {     }      public class ClassY :  ClassX     {     }

代码逻辑很简单，ClassW继承自ClassY，ClassX继承自ClassW, ClassY继承自ClassX。

但是编译后报错了：

Error: Circular base class dependency involving ' InheritanceAndPolymorphism.ClassX ' and ' InheritanceAndPolymorphism.ClassW '.

深入浅出OOP（二）: 多态和继承(继承)

我们得出一个结论，C#中不许环形依赖继承。

实例对象的是否可赋值

ClassB: public class ClassB  {   public int b = 100;  } ClassA:  public class ClassA  {   public int a = 100;  }

Program.cs 代码如下

/// <summary> /// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// </summary> public class Program {  private static void Main(string[] args)  {   ClassB classB = new ClassB();   ClassA classA = new ClassA();   classA = classB;   classB = classA;  } }

我们尝试判断ClassA、ClassB的对象是否可赋值。

编译的结果是：报错了

Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' Cannot implicitly convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'

深入浅出OOP（二）: 多态和继承(继承)

尽管ClassA和ClassB里面的数据成员变量a数据一致，都为100，但是这里用等号比较的是类型--引用地址，故无法进行赋值。

我们再来试试继承关系的：

public class ClassB {  public int b = 100; } public class ClassA:ClassB {  public int a = 100; } /// <summary> /// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// </summary> public class Program {  private static void Main(string[] args)  {   ClassB classB = new ClassB();   ClassA classA = new ClassA();   classA = classB;   classB = classA;  } }

ClassA继承自ClassB，我们希望可以直接赋值其实例对象。

运行结果如下：

Error: Cannot implicitly convert type ' InheritanceAndPolymorphism.ClassB ' to ' InheritanceAndPolymorphism.ClassA '.

运行结论：C#中子类对象可直接赋值给基类对象，基类对象需要往下强转。代码修改如下：

public class ClassB {  public int b = 100; } public class ClassA:ClassB {  public int a = 100; } /// <summary> /// Program: used to execute the method. /// Contains Main method. /// </summary> public class Program {  private static void Main(string[] args)  {   ClassB classB = new ClassB();   ClassA classA = new ClassA();   classB=classA;   classA = (ClassA)classB;  } }

这样编译就通过了。

如果ClassA不继承自ClassB，则这种强转在C#中是会报错的：

Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB'

Cannot convert type 'InheritanceAndPolymorphism.ClassB' to 'InheritanceAndPolymorphism.ClassA'

本节结论

无法阻止子类覆盖基类同签名方法
继承关系是子类的同签名方法先查找，再查找其基类的
base关键字被C#用于在子类中调用基类函数、变量
继承关系不可逆转
除了构造函数、析构函数，子类继承了基类的一些
自定义类默认继承自Object类型，但是C#的这些类型不能被继承： System.ValueType , System.Enum , System.Delegate , System.Array , etc.
C#不支持从多类继承
C#不支持循环继承
子类对象可直接赋值给基类，反之需要强转