[.net 面向对象编程基础] (13) 面向对象三大特性——多态

[.net 面向对象编程基础] (13) 面向对象三大特性——多态

      前面两节，我们了解了面向对象的的封装和继承特性，面向对象还有一大特性就是多态。比起前面的封装和继承，多态这个概念不是那么好理解。我们还是从一个事例开始：

      公司最近为了陶冶情操，养了几种动物（Animal）,有猫(Cat)、狗(Dog)、羊（Sheep），这些动物都有共同的特性，会吃(Eat)、会叫(Shout)，但是它们吃的不同，叫的也不同。既然这样，我们能不能设计一个动物类(Animal)和它的成员(Eat方法、Shout方法)来表示这些动物的共同特征，而当我们关注猫时，猫来实现这两个成员（吃鱼、喵喵叫）；当我们关注狗时，狗来实现这两个成员（吃肉和汪汪叫）。

1.什么是多态？

上述例子就是一个典型的多态，就是父类的一些成员，子类继承后去重写从而实现不同的功能。

多态：同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。这就是多态，这种特性称为多态性。

2.多态的分类

多态性分为两种，一种是编译时的多态性，一种是运行时的多态性。

编译时的多态性：编译时的多态性是通过重载来实现的。对于非虚的成员来说，系统在编译时，根据传递的参数、返回的类型等信息决定实现何种操作。

运行时的多态性：运行时的多态性就是指直到系统运行时，才根据实际情况决定实现何种操作。C#中运行时的多态性是通过覆写虚成员实现。 

3.多态的实现

  我们知道多态有两种，一种是编译时通过重载实现，另一种是运行时，通过重写或叫覆写来实现，那么如何实现他们？

3.1编译时多态：重载（overload）

重载（overload）：重载指的是同一个类中有两个或多个名字相同但是参数不同的方法，(注:返回值不能区别函数是否重载)，重载没有关键字。

注意：

A.从重载的定义来看，重载是一种编译时多态

B.重载不需要事先定义可重载的方法，即没有关键字

C.重载只是针对一个类内部的几个参数不同，名称相同的方法。

我们还在本节开篇那几只陶冶情操的动物来示例说明，代码如下：

/// <summary>
/// 狗(多态：重载事例)
/// </summary>
class Dog
{
    /// <summary>
    /// 叫
    /// </summary>
    public void Shout()
    {
        Console.WriteLine("汪!");
    }

    /// <summary>
    /// 叫(重载方法)
    /// </summary>
    public void ShoutCount(int count)
    {
        int i = 0;
        string shout = "";
        do
        {
            shout += "汪！";
            i++;
        } while (i <= count);
        Console.WriteLine(shout);
    }
}

//调用
Dog dog = new Dog();
dog.Shout();
dog.ShoutCount(5);

3.2运行时多态：重写

重写有两种，一种是override修饰符，另一种使用new修饰符，下面会举例说明两种重写的使用方法和异同。

重写（override）：也称过载,重写是指子类对父类中虚函数或抽象函数的“覆盖”（这也就是有些书将过载翻译为覆盖的原因），但是这种“覆盖”和用new关键字来覆盖是有区别的。

下面以本节开题前例子，实现重写，代码如下：

    /// <summary>
    /// 动物类(父类)
    /// </summary>
    class Animal
    {
       /// <summary>
       /// 名字
       /// 说明：类和子类可访问
       /// </summary>
       protected string name;


        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        public Animal(string name)
        {
            this.name=name;
        }

        /// <summary>
        /// 名字(虚属性)
        /// </summary>
        public virtual string MyName
        {
            get { return this.name; }           

        }

        /// <summary>
        /// 吃（虚方法）
        /// </summary>
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我会吃!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（虚方法）
        /// </summary>
        public virtual void Shout()
        {
            Console.WriteLine("我会叫！");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 狗（子类）
    /// </summary>
    class Dog:Animal
    {
        string myName;
        public Dog(string name): base(name)
        {
            myName = name;
        }
        
        /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性)
        /// </summary>
        public override string MyName
        {
            get { return "我是：狗狗，我叫："+this.name; }

        }


        /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法)
        /// </summary>
        public  override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我喜欢吃肉!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法）
        /// </summary>
        public override void Shout()
        {
            Console.WriteLine("汪!汪!汪！");
        }
    }
    /// <summary>
    /// 猫（子类）
    /// </summary>
    class Cat : Animal
    {
        string myName;
        public Cat(string name)
            : base(name)
        {
            myName = name;
        }
        /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性)
        /// </summary>
        public override string MyName
        {
            get { return "我是：猫咪，我叫：" + this.name; }

        }

        /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法)
        /// </summary>
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我喜欢吃鱼!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法）
        /// </summary>
        public override void Shout()
        {
            Console.WriteLine("喵!喵!喵！");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 羊（子类）
    /// </summary>
    class Sheep : Animal
    {
        string myName;
        public Sheep(string name)
            : base(name)
        {
            myName = name;
        }
        /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性)
        /// </summary>
        public override string MyName
        {
            get { return "我是：羊羊，我叫：" + this.name; }

        }

        /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法)
        /// </summary>
        public override void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我喜欢吃草!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法）
        /// </summary>
        public override void Shout()
        {
            Console.WriteLine("咩!咩!咩！");
        }
    }

//调用方法
Animal dog = new Dog("旺财");
string myName=dog.MyName;
Console.WriteLine(myName);
dog.Eat();
dog.Shout();

//运行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财
我喜欢吃肉！
汪！汪！汪！

//调用方法
Animal sheep = new  Sheep("美羊羊");
string myName = sheep.MyName;
Console.WriteLine(myName);
sheep.Eat();
sheep.Shout();

//运行结果如下：
我是：羊羊，我叫：美羊羊
我喜欢吃草！
咩！咩！咩！

重写（new）

new：覆盖指的是不同类中（基类或派生类）有两个或多个返回类型、方法名、参数都相同，但是方法体不同的方法。但是这种覆盖是一种表面上的覆盖，所以也叫隐藏，被覆盖的父类方法是可以调用得到的。

下面用实例说明，代码如下：

    /// <summary>
    /// 动物类(父类)
    /// </summary>
    class Animal
    {
       /// <summary>
       /// 名字
       /// 说明：类和子类可访问
       /// </summary>
       protected string name;


        /// <summary>
        /// 构造函数
        /// </summary>
        /// <param name="name"></param>
        public Animal(string name)
        {
            this.name=name;
        }

        /// <summary>
        /// 名字(虚属性)
        /// </summary>
        public virtual string MyName
        {
            get { return this.name; }           

        }

        /// <summary>
        /// 吃（虚方法）
        /// </summary>
        public virtual void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我会吃!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（虚方法）
        /// </summary>
        public virtual void Shout()
        {
            Console.WriteLine("我会叫！");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 狗（子类）
    /// </summary>
    class Dog:Animal
    {
        string myName;
        public Dog(string name): base(name)
        {
            myName = name;
        }        
        /// <summary>
        /// 名字(重写父类属性)
        /// </summary>
        public override string MyName
        {
            get { return "我是：狗狗，我叫："+this.name; }
        }

        /// <summary>
        /// 吃(重写父类虚方法)
        /// </summary>
        new  public   void Eat()
        {
            Console.WriteLine("我喜欢吃肉!");
        }

        /// <summary>
        /// 叫（重写父类方法）
        /// </summary>
        public new void Shout()
        {
            Console.WriteLine("汪!汪!汪！");
        }
    }

//调用方法
Animal dog = new Dog("旺财");
string myName=dog.MyName;
Console.WriteLine(myName);
dog.Eat();
dog.Shout();

//执行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财
我会吃！
我会叫！

如下改一下调用方法：

//调用方法
Dog dog = new Dog("旺财");
string myName=dog.MyName;
Console.WriteLine(myName);
dog.Eat();
dog.Shout();

//执行结果如下：
我是：狗狗，我叫：旺财！
我爱吃肉！
汪！汪！汪！

可以看出，当派生类Dog的Eat()方法使用new修饰时，Dog的对象转换为Animal对象后，调用的是Animal类中的Eat()方法。其实可以理解为，使用new关键字后，使得Dog中的Eat()方法和Animal中的Eat()方法成为毫不相关的两个方法，只是它们的名字碰巧相同而已。所以， Animal类中的Eat()方法不管用还是不用virtual修饰，也不管访问权限如何，或者是没有，都不会对Dog的Eat()方法产生什么影响（只是因为使用了new关键字，如果Dog类没用从Animal类继承Eat()方法，编译器会输出警告）。 

我想这是设计者有意这么设计的，因为有时候我们就是要达到这种效果。严格的说，不能说通过使用new来实现多态，只能说在某些特定的时候碰巧实现了多态的效果。

3.3 要点：

a.多态是面向对象的重要特性之一，指同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。

b.多态分为两种：一种是编译时多态，使用重载实现；另一种是运行时多态，使用重写实现；

c.重写有两种，一种使用override关键词，另一种使用new关键词

d.new重写实际上是对父类方法的隐藏，被覆盖的父类方法可以调用得到。因此new可以重写（或说是隐藏）的父类方法不一定要定义为虚方法或抽象方法。只是如果父类方法是虚方法或抽象方法时会覆盖父类方法，如果不是，则隐藏。

e.重载和覆盖的发生条件：
重载,必然发生在一个类中,函数名相同,参数类型或者顺序不同构成重载,与返回类型无关
重写,必然发生在基类和派生类中,其类函数用virtual修饰,派生类用override修饰
覆盖,在子类中写一个和基类一样名字(参数不同也算)的非虚函数,会让基类中的函数被隐藏,编译后会提示要求使用New关键字 new 修饰 

隐藏，在子类中可以通过new 隐藏父类的方法

f.new覆盖与重写、重载的区别：

当子类与父类的参数不同时

当基类函数不是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载）

当基类函数是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载；因为参数不同，所以不是重写）

当子类与父类的参数相同时

当基类函数不是虚函数时，基类函数将被隐藏。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载，因为基类不是虚函数，所以是隐藏不是重写）

当基类函数是虚函数时，基类函数将被覆盖。（因为子类和基类不在同一范围内，所以不是重载）

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