第6章 抽象类、多态和接口.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,C#,程序设计实用教程,*,第,6,章 抽象类、多态和接口,2010-12-17,本章将做进一步的探讨。,讨论抽象类、多态以及接口的概念和应用。,2026/2/1 周日,2,C#,程序设计实用教程,6.1,抽象类,面向对象编程思想试图模拟现实中的对象和关系，那么，仅仅使用上一章介绍的类的基本技术就足够了吗？,现在，我们来思考一个疑问？,2026/2/1 周日,3,C#,程序设计实用教程,6.1.1,什么是抽象类,现实中，存在如图,6-1,所示的对象及关系，父类“运动员”有,3,个子类，这,3,个子类都可以继承父类的“,训练,”这个方法，但是，仔细考虑下，父类“运动员”的训练该如何实现呢？,2026/2/1 周日,4,C#,程序设计实用教程,6.1.1,什么是抽象类,不同的运动员有不同的训练方法,无法用统一的训练方法去针对所有不同的子类运动员。可见，在“运动员”类中，,“训练”只是一个纸上谈兵的方法，是一个“虚拟”的方法。,那么，是不是可以把这个方法从运动员中间去掉呢？事实上，,“训练”的存在是有其意义的，它规定了所有的子类运动员都要有“训练”这个方法。,所以，这个“虚拟”方法也并不是全无用处，可以为,其子类设置一个必须包含的方法。,在此，我们把“训练”这个方法称为“抽象方法”，把“运动员”这个父类称为“抽象类”。,2026/2/1 周日,5,C#,程序设计实用教程,6.1.1,什么是抽象类,在,C#,中，抽象方法和抽象类的定义如下：,抽象方法,：包含方法定义，但,没有具体实现,的方法，需要其子类或者子类的子类来具体实现。,抽象类：,含有一个或多个,抽象方法的类,称为抽象类。抽象类不能够被实例化，这是因为它包含了没有具体实现的方法。,2026/2/1 周日,6,C#,程序设计实用教程,6.1.2,声明抽象类,现在来看抽象方法和抽象类如何在,C#,中实现。,.,在,C#,中，使用关键字,abstract,来定义抽象方法（,abstract method,），没有方法实现的部分，格式如下public abstract void Train();,.,子类继承抽象父类之后，可以使用,override,关键字覆盖父类中的抽象方法，并做具体的实现，格式如下：,public override void Train(),另外，,子类也可以不实现抽象方法,，继续留给其后代实现，这时子类仍旧是一个抽象类。,2026/2/1 周日,7,C#,程序设计实用教程,6.1.2,声明抽象类,根据上面给出的语法，定义运动员抽象类如下：,public abstract class Player,/,抽象方法：训练,public abstract void Train();,代码定义了运动员抽象类，它有一个抽象方法,Train();,2026/2/1 周日,8,C#,程序设计实用教程,6.1.3,实现抽象方法,对于子类来说，在继承了抽象父类之后，就可以具体实现其中的抽象方法了。,【,例,6-1】,下面的代码分别实现,3,个子类运动员的抽象方法,Train(),。,public class,FootballPlayer,:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Football,players are training.);,2026/2/1 周日,9,C#,程序设计实用教程,6.1.3,实现抽象方法,/,游泳运动员,public class,SwimPlayer,:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Swim,players are training.);,2026/2/1 周日,10,C#,程序设计实用教程,6.1.3,实现抽象方法,/,短跑运动员,public class Sprinters:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Sprinters,are training.);,说明：,以上的足球运动员类继承了运动员类，并实现了其父类中的抽象方法,Train(),。其余两个子类与此相同，不再赘述。,2026/2/1 周日,11,C#,程序设计实用教程,6.2,多态性,在上一节对于抽象类的概念进行介绍，与抽象类紧密相关的一个面向对象机制是,多态,。,从字面上可知，多态即表示多种形态，那什么是类的多种形态呢？它有什么用处？本节将对其进行探讨。,2026/2/1 周日,12,C#,程序设计实用教程,6.2.1,什么是多态,继续上一节给出的例子，现在假设你是一个运动员总教练，手下有足球、游泳、短跑运动员。你把运动员召集起来之后，如果你是只是对他们说“去训练吧！”，那么他们会怎样做呢？,很显然，不同项目的运动员会去做不同的训练。对于总教练而言，只需要告诉他们的统一的指令即可。在面向对象的思想中，这称为,多态,（,Polymorphism,）。,2026/2/1 周日,13,C#,程序设计实用教程,6.2.1,什么是多态,多态,就是父类定义的抽象方法，在子类对其进行实现之后，,C#,允许将子类赋值给父类，然后在父类中，通过调用抽象方法来实现子类具体的功能。,在上一节的示例中，“运动员”包含一个抽象方法“训练”，在其子类对“训练”进行了实现之后，,C#,允许下面的赋值表达式：,Player p=new,FootballPlay,();,这样，就实现把一个子类对象赋值给了父类的一个对象，然后，可以利用父类对象调用其抽象函数。,p.Train,();,这样，该运动员对象就会根据自己所从事的项目去做相应的训练。,2026/2/1 周日,14,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,上面介绍了多态的含义，现在使用上一节的运动员示例来介绍其具体实现。,其中，对抽象类的实现代码不变，不再重复。下面说明了如何使用多态性来对运动员们统一发号施令。,2026/2/1 周日,15,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,【,例,6-2】,抽象类、抽象方法和多态的实现。,using System;,namespace,Example_AbstractClass,/,抽象类：运动员,public abstract class Player,/,抽象方法训练,public abstract void Train();,2026/2/1 周日,16,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,/,/,足球运动员,/,public class,FootballPlayer,:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Football,players are training.);,2026/2/1 周日,17,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,/,/,游泳运动员,/,public class,SwimPlayer,:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Swim,players are training.);,2026/2/1 周日,18,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,/,/,短跑运动员,/,public class Sprinters:Player,public override void Train(),Console.WriteLine(Sprinters,are training.);,2026/2/1 周日,19,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,class,MainTest,static void,Main(string,args,),Player p;,p=new,FootballPlayer,();,p.Train,();,p=new,SwimPlayer,();,p.Train,();,p=new Sprinters();,p.Train,();,2026/2/1 周日,20,C#,程序设计实用教程,6.2.2,多态的实现,说明：,代码声明了一个运动员对象,p,，然后对其赋值为足球运动员，并调用,Train(),方法让其训练；同样，再使其成为一个游泳运动员，同样使用,Train(),方法让其训练。只看“,p.Train,();”,这行代码，对其所调用的方法是一样的，但由于,p,的训练项目不同，因此，根据多态的性质，,p,调用了不同的训练方法。,2026/2/1 周日,21,C#,程序设计实用教程,6.2.3,区分多态和重载,如上所述，,多态是基于对抽象方法的覆盖（,override,）来,实现的，用统一的对外接口来完成不同的功能。在前面，还介绍了重载（,overload,）的概念，也是使用统一的对外接口来完成不同的功能，那么这两者有什么区别呢？,重载,，是指允许存在多个,同名函数,，而这些函数的参数不同。重载的实现是：编译器根据函数不同的参数表，,对同名函数的名称加以修饰。,对于编译器而言，,这些同名函数就成不同的函数,。它们的调用地址在编译期间就绑定了。,多态,，是指,子类重新定义父类的虚函数,。当子类重新定义了父类的虚函数后，父类根据赋给它的不同的子类，动态调用属于子类的该函数，这样的函数调用在编译期间是无法确定的。,不难看出，两者的区别在于编译器何时去寻找所要调用的具体方法，对于重载而言，在函数调用之前，编译器就已经确定了所要调用的方法，这称为,“早绑定”或“静态绑定”,；而对于多态，只有等到函数调用的那一刻，,编译器才会确定所要调用的具体函数，这称为称为“晚绑定”或“动态绑定”,。,2026/2/1 周日,22,C#,程序设计实用教程,对,MainTest,类进一步改进，使能能直接的看到动态绑定。,class,MainTest,static void,Main(string,args,),Player p=new Player3;,p0=new,FootballPlayer,();,p1=new,SwimPlayer,();,p2=new Sprinters();,Random,rnd,=new Random();,int,i=rnd.next(0,3);,StartTrain(pi,);,Static void,StartTrain(Player,tmp,),p.train,();,6.3,接口,前面介绍了抽象类和多态的概念。,下面介绍与抽象类非常相似的另一个概念：接口。,生活中的接口概念：数据线结构，手机充电器,汽车档位，自行车刹车。,2026/2/1 周日,24,C#,程序设计实用教程,6.3.1,什么是接口,接口,与抽象类非常相似，它定义了一些未实现的属性和方法。所有继承它的类都继承这些成员，在这个角度上，可以把,接口理解为一个类的模板。,接口包含的成员：主要是抽象方法,接口和抽象类的相似之处表现在以下两方面：,两者都包含可以由子类继承的抽象成员；,两者都不直接实例化。,2026/2/1 周日,25,C#,程序设计实用教程,6.3.1,什么是接口,两者的区别表现在以下几个方面：,抽象类除拥有,抽象,成员之外，还可以拥有非抽象成员；而接口所有的成员都是抽象的。,抽象成员可以是,私有,的，而接口的成员一般都是,公有,的。,接口中不能含有,构造函数、析构函数、静态成员和常量。,C#,只支持单继承，即子类只能继承一个父类，而一个子类却能够继承多个接口。,2026/2/1 周日,26,C#,程序设计实用教程,6.3.2,声明接口,下面通过一个具体的例子，介绍如何在,C#,中声明和使用接口。图,6-2,所示是一个,IShape,接口的示意图。,示例中有一个“形状”的概念，它有,3,个具体的形状类：矩形、圆形、三角形。可以看出，在某种意义上，接口同完全的抽象类非常相似。,2026/2/1 周日,27,C#,程序设计实用教程,6.3.2,声明接口,C#,中声明接口的语法如下：,interface,/interface members,接口的成员访问级别规定为,public,，因此，不用在声明成员时使用访问级别修饰符,。根据上面给出的语法，下面代码来声明这个,Ishape,接口。,/,/,接口：形状,/,public interface,Ishape,double,GetArea,();,2026/2/1 周日,28,C#,程序设计实用教程,6.3.3,实现接口,实现：,声明接口之后，,类就可以通过继承接口来实现其中的抽象方法。,继承接口的语法同类的继承类似，使用冒号“,:,”，将待继承的接口放在类的后面。如果继承多个接口，将使用逗号将其分隔。,2026/2/1 周日,29,C#,程序设计实用教程,6.3.3,实现接口,在下面的代码中，实现了矩形类，它继承于,Ishape,接口，并实现了,GetArea,(),方法。,【,例,6-3】,继承,Ishape,接口实现矩形类。,/,矩形类,public class Rectangle:,Ishape,public double,dblWidth,;/,宽,public double,dblHeitht,;/,高,/,构造函数,public,Rectangle(double,_,dblWidth,double,_,dblHeight,),this.dblWidth,=_,dblWidth,;,this.dblHeitht,=_,dblHeight,;,2026/2/1 周日,30,C#,程序设计实用教程,6.3.3,实现接口,/,求矩形面积,public double,GetArea,(),return,this.dblHeitht,*,this.dblWidth,;,代码中，使用“,:,”继承了,Ishape,接口，声明了矩形类,Rectangle,。它有两个属性，分别是宽和高。构造函数为这两个属性赋值，然后实现了求面积的方法,GetArea,(),。同实现抽象类的抽象方法不同，实现接口中的方法并不需要使用“,override”,关键字。,下面的代码使用,Rectangle,类来求一个矩形面积。,Rectangle r=new Rectangle(3,5);,Console.WriteLine(r.GetArea,();/15,2026/2/1 周日,31,C#,程序设计实用教程,6.3.3,实现接口,另外的三角形和圆形类与矩形类的实现类似，这里不再重述。完整的实现可参考下例。同样，使用接口也可以实现多态，这和抽象类一样，如,【,例,6-4】,所示。,2026/2/1 周日,32,C#,程序设计实用教程,举例说明：类继承多个接口（多重继承）,Interface,IShape,如上。,Interface,IInfo,void,ShowInfo,();,6.4,本章小结,本章介绍了面向对象编程技术的高级话题，主要内容包括抽象、多态和接口等，这些技术在编程中都有非常多的应用。,abstract,关键字实现了抽象的定义，接口的存在可以使,C#,中存在非类间的多重继承。这两种方法可以使程序的设计更加严密，使开发人员的选择更加多样化。,2026/2/1 周日,34,C#,程序设计实用教程,