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C Sharp 多态

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C#多态[编辑 | 编辑源代码]

多态(Polymorphism)是面向对象编程(OOP)的三大核心特性之一,另外两个是封装和继承。多态允许不同类的对象对同一消息做出响应,即同一个方法在不同的类中可以有不同的实现方式。在C#中,多态主要通过方法重写(override)和接口(interface)来实现。

多态的类型[编辑 | 编辑源代码]

在C#中,多态主要分为两种类型:

  1. 编译时多态(静态多态):通过方法重载(overload)和运算符重载实现。
  2. 运行时多态(动态多态):通过方法重写(override)和接口实现。

方法重写(Override)与多态[编辑 | 编辑源代码]

方法重写是实现运行时多态的关键。子类可以重写父类的虚方法(virtual method)或抽象方法(abstract method),从而在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。

示例代码[编辑 | 编辑源代码]

using System;

// 基类
class Animal
{
    public virtual void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("动物发出声音");
    }
}

// 派生类
class Dog : Animal
{
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("汪汪汪!");
    }
}

// 派生类
class Cat : Animal
{
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("喵喵喵!");
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Animal myAnimal = new Animal();
        Animal myDog = new Dog();
        Animal myCat = new Cat();

        myAnimal.MakeSound(); // 输出:动物发出声音
        myDog.MakeSound();    // 输出:汪汪汪!
        myCat.MakeSound();    // 输出:喵喵喵!
    }
}

输出[编辑 | 编辑源代码]

动物发出声音
汪汪汪!
喵喵喵!

解释[编辑 | 编辑源代码]

  • 基类`Animal`定义了一个虚方法`MakeSound`。
  • `Dog`和`Cat`类继承`Animal`并重写了`MakeSound`方法。
  • 在`Main`方法中,尽管变量类型是`Animal`,但实际调用的是子类的方法,这就是运行时多态的表现。

接口与多态[编辑 | 编辑源代码]

接口是另一种实现多态的方式。一个类可以实现多个接口,从而表现出不同的行为。

示例代码[编辑 | 编辑源代码]

using System;

// 接口
interface IDrawable
{
    void Draw();
}

// 实现接口的类
class Circle : IDrawable
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("绘制圆形");
    }
}

// 实现接口的类
class Square : IDrawable
{
    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("绘制方形");
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        IDrawable circle = new Circle();
        IDrawable square = new Square();

        circle.Draw(); // 输出:绘制圆形
        square.Draw(); // 输出:绘制方形
    }
}

输出[编辑 | 编辑源代码]

绘制圆形
绘制方形

解释[编辑 | 编辑源代码]

  • `IDrawable`接口定义了一个`Draw`方法。
  • `Circle`和`Square`类实现了`IDrawable`接口,并提供了各自的`Draw`实现。
  • 在`Main`方法中,通过接口变量调用`Draw`方法,实际执行的是具体类的实现。

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

多态在软件开发中广泛应用,例如:

  • 图形绘制系统:不同的图形(圆形、矩形等)可以继承自同一个基类或实现同一个接口,但各自有不同的绘制逻辑。
  • 支付系统:不同的支付方式(信用卡、支付宝等)可以实现同一个支付接口,但具体的支付逻辑不同。
  • 游戏开发:不同的角色(玩家、敌人等)可以继承自同一个基类,但各自有不同的行为。

多态的优势[编辑 | 编辑源代码]

  • 代码复用:通过继承和接口减少重复代码。
  • 扩展性:新增子类或实现类时,无需修改现有代码。
  • 灵活性:运行时动态决定调用哪个方法。

总结[编辑 | 编辑源代码]

多态是C#面向对象编程的核心概念之一,它通过方法重写和接口实现,使得代码更加灵活和可扩展。理解多态对于编写高质量的面向对象程序至关重要。

参见[编辑 | 编辑源代码]

模板:编程概念