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C# 面向對象三大特性:封裝、繼承、多態

編輯:關於C語言

面向對象有封裝、繼承、多態這三個特性,面向對象編程按照現實世界的特點來管理復雜的事物,把它們抽象為對象,具有自己的狀態和行為,通過對消息的反應來完成任務。這種編程方法提供了非常強大的多樣性,大大增加了代碼的重用機會,增加了程序開發的速度,將具備獨立性特制的程序代碼包裝起來,修改部分程序代碼時不至於會影響到程序的其他部分。

1.封裝

每個對象都包含它進行操作所需要的所有信息,封裝只公開代碼單元的對外接口,而隱藏其具體實現,盡量不對外公開代碼。使用封裝有很多好處,從設計角度來講,封裝可以對外屏蔽一些重要的信息,比如使用電腦的人只要知道怎麼使用電腦就可以,不用知道這些功能具體是怎麼實現的;從安全性考慮,封裝使對代碼的修改更加安全和容易,封裝明確的指出了哪些屬性和方法是外部可以訪問的,這樣當需要調整這個類的代碼時,只要保證公有屬性不變,公有方法的參數和返回值類型不變,那麼就可以盡情的修改這個類,而不會影響到程序的其他部分;封裝還避免了命名沖突的問題,封裝有隔離作用,不同的類中可以有相同名稱的方法和屬性,但不會混淆,也可以減少耦合。

2.繼承

繼承可以使用現有類的所有功能,並在無須重新編寫原來的類的情況下,對這些功能進行擴展。使用繼承而產生的類被稱為派生類或子類,而被繼承的類則稱為基類或超類或父類。繼承表示一個類型派生於一個基類型,它擁有該基類型的所有成員字段和函數,其子類是對父類的擴展;接口繼承是表示一個類型只繼承了函數的簽名,沒有繼承任何實現代碼。繼承劃分了類的層次性,也可以說繼承是對類的分組,父類代表的是抽象的類,更常用的類,而子類代表的是更為具體,更為細化的類;繼承是實現代碼重用、擴展的重要手段。所謂抽象的類是指與具體的事項相聯系,但只是表達整體而不是具體概念的類,比如說形狀包含正方形、長方形、圓等,這時候形狀是一個抽象的概念,相當於一個父類,而正方形、長方形、圓是具體的形狀,相當於是子類。

3.多態

多態是指程序中同名的不同方法共存的情況,主要通過子類對父類方法的覆蓋來實現多態。這樣,不同類的對象可以用同名的方法完成特定的功能,但具體的實現方法卻可以不同。比如說形狀包含正方形、長方形、圓等,每個形狀都有面積和周長,但是不同的形狀計算面積和周長的方法都不同。

下面就舉個例子來說明封裝、繼承、多態:

這個例子的基類,就是上面描述概念的時候提到的形狀,形狀是基類,而這個基類是個抽象的概念,而不是具體的,因此是抽象類,此類包含屬性形狀名稱、輸出形狀周長和面積的方法以及計算形狀周長和面積的抽象方法:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 /// <summary> /// 形狀基類 /// </summary> public abstract class Shape { /// <summary> /// 形狀名稱 /// </summary> public string ShapeName { get; private set; } public Shape(string shapeName) { ShapeName = shapeName; } /// <summary> /// 輸出形狀周長 /// </summary> public virtual void PrintPerimeter(double perimeter) { Console.WriteLine(ShapeName + " Perimeter: " + perimeter); } /// <summary> /// 輸出形狀面積 /// </summary> public virtual void PrintArea(double area) { Console.WriteLine(ShapeName + " Area: " + area); } /// <summary> /// 計算形狀周長 /// </summary> /// <returns></returns> public abstract double CalculatePerimeter(); /// <summary> /// 計算形狀面積 /// </summary> /// <returns></returns> public abstract double CalculateArea(); }

下面再來看具體的子類,子類是圓,包含屬性半徑、計算周長和面積的方法:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 /// <summary> /// 圓 /// </summary> public class Circle : Shape { /// <summary> /// 圓的半徑 /// </summary> public double R { get; set; } public Circle() : base("Circle") { this.R = 0; } /// <summary> /// 圓的周長 /// </summary> /// <returns></returns> public override double CalculatePerimeter() { return 2 * Math.PI * R; } /// <summary> /// 圓的面積 /// </summary> /// <returns></returns> public override double CalculateArea() { return Math.PI * R * R; } }

再來看看長方形,包含屬性高度和寬度、計算周長和面積的方法:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 public class Rectangle : Shape { /// <summary> /// 長方形的長度 /// </summary> public double Width { get; set; } /// <summary> /// 長方形的高度 /// </summary> public double Height { get; set; } public Rectangle() : base("Rectangle") { Width = 0; Height = 0; } /// <summary> /// 長方形的周長 /// </summary> /// <returns></returns> public override double CalculatePerimeter() { return (Width + Height) * 2; } /// <summary> /// 長方形的面積 /// </summary> /// <returns></returns> public override double CalculateArea() { return Width * Height; } }

以下是調用的代碼:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Circle circle = new Circle(); circle.R = 20; Square square = new Square(); square.Edge = 10; Rectangle rectangle = new Rectangle(); rectangle.Width = 20; rectangle.Height = 30; // 把子類賦給父類,能更好的體現多態性 IList<Shape> shapeList = new List<Shape>(); shapeList.Add(circle); shapeList.Add(square); shapeList.Add(rectangle); foreach (var shape in shapeList) { shape.PrintPerimeter(shape.CalculatePerimeter()); shape.PrintArea(shape.CalculateArea()); }

在此例子中,輸出形狀的周長和面積的方法沒有太大作用,是因為方法的具體實現比較簡單,如果是復雜的方法時會有很大作用。比如說想要實現拖拽功能,每個形狀都是可以拖拽的,而且每個形狀拖拽的方法都會是一樣的,但是想要實現拖拽功能可不像輸出這麼簡單,這時候子類可以繼承父類的方法,直接調用。

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