C#多态

在面向对象编程范式中，多态性往往表现为"一个接口，多个功能"。

多态性可以是静态的或动态的。

在静态多态性中，函数的响应是在编译时发生的。

在动态多态性中，函数的响应是在运行时发生的。

静态多态性

在编译时，函数和对象的连接机制被称为早期绑定，也被称为静态绑定。C# 提供了两种技术来实现静态多态性。分别为：

• （1）函数重载
• （2）运算符重载

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函数重载

您可以在同一个范围内对相同的函数名有多个定义。函数的定义必须彼此不同，可以是参数列表中的参数类型不同，也可以是参数个数不同。不能重载只有返回类型不同的函数声明。

下面的实例演示了几个相同的函数 print()，用于打印不同的数据类型：

[csharp] view plain copy

1. using System;  
2. namespace PolymorphismApplication  
3. {  
4.    class Printdata  
5.    {  
6.       void print(int i)  
7.       {  
8.          Console.WriteLine("Printing int: {0}", i );  
9.       }  
10.   
11.       void print(double f)  
12.       {  
13.          Console.WriteLine("Printing float: {0}" , f);  
14.       }  
15.   
16.       void print(string s)  
17.       {  
18.          Console.WriteLine("Printing string: {0}", s);  
19.       }  
20.       static void Main(string[] args)  
21.       {  
22.          Printdata p = new Printdata();  
23.          // 调用 print 来打印整数  
24.          p.print(5);  
25.          // 调用 print 来打印浮点数  
26.          p.print(500.263);  
27.          // 调用 print 来打印字符串  
28.          p.print("Hello C++");  
29.          Console.ReadKey();  
30.       }  
31.    }  
32. }  

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

[csharp] view plain copy

1. Printing int: 5  
2. Printing float: 500.263  
3. Printing string: Hello C++  

运算符重载

您可以重定义或重载 C# 中内置的运算符。因此，程序员也可以使用用户自定义类型的运算符。重载运算符是具有特殊名称的函数，是通过关键字 operator 后跟运算符的符号来定义的。与其他函数一样，重载运算符有返回类型和参数列表。

例如，请看下面的函数：

[csharp] view plain copy

1. public static Box operator+ (Box b, Box c)  
2. {  
3.    Box box = new Box();  
4.    box.length = b.length + c.length;  
5.    box.breadth = b.breadth + c.breadth;  
6.    box.height = b.height + c.height;  
7.    return box;  
8. }  

上面的函数为用户自定义的类 Box 实现了加法运算符（+）。它把两个 Box 对象的属性相加，并返回相加后的 Box 对象。

运算符重载的实现

下面的程序演示了完整的实现：

[csharp] view plain copy

1. using System;  
2.   
3. namespace OperatorOvlApplication  
4. {  
5.    class Box  
6.    {  
7.       private double length;      // 长度  
8.       private double breadth;     // 宽度  
9.       private double height;      // 高度  
10.   
11.       public double getVolume()  
12.       {  
13.          return length * breadth * height;  
14.       }  
15.       public void setLength( double len )  
16.       {  
17.          length = len;  
18.       }  
19.   
20.       public void setBreadth( double bre )  
21.       {  
22.          breadth = bre;  
23.       }  
24.   
25.       public void setHeight( double hei )  
26.       {  
27.          height = hei;  
28.       }  
29.       // 重载 + 运算符来把两个 Box 对象相加  
30.       public static Box operator+ (Box b, Box c)  
31.       {  
32.          Box box = new Box();  
33.          box.length = b.length + c.length;  
34.          box.breadth = b.breadth + c.breadth;  
35.          box.height = b.height + c.height;  
36.          return box;  
37.       }  
38.   
39.    }  
40.   
41.    class Tester  
42.    {  
43.       static void Main(string[] args)  
44.       {  
45.          Box Box1 = new Box();         // 声明 Box1，类型为 Box  
46.          Box Box2 = new Box();         // 声明 Box2，类型为 Box  
47.          Box Box3 = new Box();         // 声明 Box3，类型为 Box  
48.          double volume = 0.0;          // 体积  
49.   
50.          // Box1 详述  
51.          Box1.setLength(6.0);  
52.          Box1.setBreadth(7.0);  
53.          Box1.setHeight(5.0);  
54.   
55.          // Box2 详述  
56.          Box2.setLength(12.0);  
57.          Box2.setBreadth(13.0);  
58.          Box2.setHeight(10.0);  
59.   
60.          // Box1 的体积  
61.          volume = Box1.getVolume();  
62.          Console.WriteLine("Box1 的体积： {0}", volume);  
63.   
64.          // Box2 的体积  
65.          volume = Box2.getVolume();  
66.          Console.WriteLine("Box2 的体积： {0}", volume);  
67.   
68.          // 把两个对象相加  
69.          Box3 = Box1 + Box2;  
70.   
71.          // Box3 的体积  
72.          volume = Box3.getVolume();  
73.          Console.WriteLine("Box3 的体积： {0}", volume);  
74.          Console.ReadKey();  
75.       }  
76.    }  
77. }  

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

[csharp] view plain copy

1. Box1 的体积： 210  
2. Box2 的体积： 1560  
3. Box3 的体积： 5400  

可重载和不可重载运算符

下表描述了 C# 中运算符重载的能力：

运算符描述+, -, !, ~, ++, --这些一元运算符只有一个操作数，且可以被重载。+, -, *, /, %这些二元运算符带有两个操作数，且可以被重载。==, !=, <, >, <=, >=这些比较运算符可以被重载。&&, ||这些条件逻辑运算符不能被直接重载。+=, -=, *=, /=, %=这些赋值运算符不能被重载。=, ., ?:, ->, new, is, sizeof, typeof这些运算符不能被重载。

针对上述讨论，让我们扩展上面的实例，重载更多的运算符：

[csharp] view plain copy

1. using System;  
2.   
3. namespace OperatorOvlApplication  
4. {  
5.     class Box  
6.     {  
7.        private double length;      // 长度  
8.        private double breadth;     // 宽度  
9.        private double height;      // 高度  
10.         
11.        public double getVolume()  
12.        {  
13.          return length * breadth * height;  
14.        }  
15.       public void setLength( double len )  
16.       {  
17.           length = len;  
18.       }  
19.   
20.       public void setBreadth( double bre )  
21.       {  
22.           breadth = bre;  
23.       }  
24.   
25.       public void setHeight( double hei )  
26.       {  
27.           height = hei;  
28.       }  
29.       // 重载 + 运算符来把两个 Box 对象相加  
30.       public static Box operator+ (Box b, Box c)  
31.       {  
32.           Box box = new Box();  
33.           box.length = b.length + c.length;  
34.           box.breadth = b.breadth + c.breadth;  
35.           box.height = b.height + c.height;  
36.           return box;  
37.       }  
38.         
39.       public static bool operator == (Box lhs, Box rhs)  
40.       {  
41.           bool status = false;  
42.           if (lhs.length == rhs.length && lhs.height == rhs.height   
43.              && lhs.breadth == rhs.breadth)  
44.           {  
45.               status = true;  
46.           }  
47.           return status;  
48.       }  
49.       public static bool operator !=(Box lhs, Box rhs)  
50.       {  
51.           bool status = false;  
52.           if (lhs.length != rhs.length || lhs.height != rhs.height   
53.               || lhs.breadth != rhs.breadth)  
54.           {  
55.               status = true;  
56.           }  
57.           return status;  
58.       }  
59.       public static bool operator <(Box lhs, Box rhs)  
60.       {  
61.           bool status = false;  
62.           if (lhs.length < rhs.length && lhs.height   
63.               < rhs.height && lhs.breadth < rhs.breadth)  
64.           {  
65.               status = true;  
66.           }  
67.           return status;  
68.       }  
69.   
70.       public static bool operator >(Box lhs, Box rhs)  
71.       {  
72.           bool status = false;  
73.           if (lhs.length > rhs.length && lhs.height   
74.               > rhs.height && lhs.breadth > rhs.breadth)  
75.           {  
76.               status = true;  
77.           }  
78.           return status;  
79.       }  
80.   
81.       public static bool operator <=(Box lhs, Box rhs)  
82.       {  
83.           bool status = false;  
84.           if (lhs.length <= rhs.length && lhs.height   
85.               <= rhs.height && lhs.breadth <= rhs.breadth)  
86.           {  
87.               status = true;  
88.           }  
89.           return status;  
90.       }  
91.   
92.       public static bool operator >=(Box lhs, Box rhs)  
93.       {  
94.           bool status = false;  
95.           if (lhs.length >= rhs.length && lhs.height   
96.              >= rhs.height && lhs.breadth >= rhs.breadth)  
97.           {  
98.               status = true;  
99.           }  
100.           return status;  
101.       }  
102.       public override string ToString()  
103.       {  
104.           return String.Format("({0}, {1}, {2})", length, breadth, height);  
105.       }  
106.      
107.    }  
108.       
109.    class Tester  
110.    {  
111.       static void Main(string[] args)  
112.       {  
113.         Box Box1 = new Box();          // 声明 Box1，类型为 Box  
114.         Box Box2 = new Box();          // 声明 Box2，类型为 Box  
115.         Box Box3 = new Box();          // 声明 Box3，类型为 Box  
116.         Box Box4 = new Box();  
117.         double volume = 0.0;   // 体积  
118.   
119.         // Box1 详述  
120.         Box1.setLength(6.0);  
121.         Box1.setBreadth(7.0);  
122.         Box1.setHeight(5.0);  
123.   
124.         // Box2 详述  
125.         Box2.setLength(12.0);  
126.         Box2.setBreadth(13.0);  
127.         Box2.setHeight(10.0);  
128.   
129.        // 使用重载的 ToString() 显示两个盒子  
130.         Console.WriteLine("Box1： {0}", Box1.ToString());  
131.         Console.WriteLine("Box2： {0}", Box2.ToString());  
132.           
133.         // Box1 的体积  
134.         volume = Box1.getVolume();  
135.         Console.WriteLine("Box1 的体积： {0}", volume);  
136.   
137.         // Box2 的体积  
138.         volume = Box2.getVolume();  
139.         Console.WriteLine("Box2 的体积： {0}", volume);  
140.   
141.         // 把两个对象相加  
142.         Box3 = Box1 + Box2;  
143.         Console.WriteLine("Box3： {0}", Box3.ToString());  
144.         // Box3 的体积  
145.         volume = Box3.getVolume();  
146.         Console.WriteLine("Box3 的体积： {0}", volume);  
147.   
148.         //comparing the boxes  
149.         if (Box1 > Box2)  
150.           Console.WriteLine("Box1 大于 Box2");  
151.         else  
152.           Console.WriteLine("Box1 不大于 Box2");  
153.         if (Box1 < Box2)  
154.           Console.WriteLine("Box1 小于 Box2");  
155.         else  
156.           Console.WriteLine("Box1 不小于 Box2");  
157.         if (Box1 >= Box2)  
158.           Console.WriteLine("Box1 大于等于 Box2");  
159.         else  
160.           Console.WriteLine("Box1 不大于等于 Box2");  
161.         if (Box1 <= Box2)  
162.           Console.WriteLine("Box1 小于等于 Box2");  
163.         else  
164.           Console.WriteLine("Box1 不小于等于 Box2");  
165.         if (Box1 != Box2)  
166.           Console.WriteLine("Box1 不等于 Box2");  
167.         else  
168.           Console.WriteLine("Box1 等于 Box2");  
169.         Box4 = Box3;  
170.         if (Box3 == Box4)  
171.           Console.WriteLine("Box3 等于 Box4");  
172.         else  
173.           Console.WriteLine("Box3 不等于 Box4");  
174.   
175.         Console.ReadKey();  
176.       }  
177.     }  
178. }  

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

[csharp] view plain copy

1. Box1： (6, 7, 5)  
2. Box2： (12, 13, 10)  
3. Box1 的体积： 210  
4. Box2 的体积： 1560  
5. Box3： (18, 20, 15)  
6. Box3 的体积： 5400  
7. Box1 不大于 Box2  
8. Box1 小于 Box2  
9. Box1 不大于等于 Box2  
10. Box1 小于等于 Box2  
11. Box1 不等于 Box2  
12. Box3 等于 Box4  

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动态多态性

C# 允许您使用关键字 abstract 创建抽象类，用于提供接口的部分类的实现。当一个派生类继承自该抽象类时，实现即完成。抽象类包含抽象方法，抽象方法可被派生类实现。派生类具有更专业的功能。

请注意，下面是有关抽象类的一些规则：

• 您不能创建一个抽象类的实例。
• 您不能在一个抽象类外部声明一个抽象方法。
• 通过在类定义前面放置关键字 sealed，可以将类声明为密封类。当一个类被声明为 sealed 时，它不能被继承。抽象类不能被声明为 sealed。

下面的程序演示了一个抽象类：

[csharp] view plain copy

1. using System;  
2. namespace PolymorphismApplication  
3. {  
4.    abstract class Shape  
5.    {  
6.       public abstract int area();  
7.    }  
8.    class Rectangle:  Shape  
9.    {  
10.       private int length;  
11.       private int width;  
12.       public Rectangle( int a=0, int b=0)  
13.       {  
14.          length = a;  
15.          width = b;  
16.       }  
17.       public override int area ()  
18.       {   
19.          Console.WriteLine("Rectangle 类的面积：");  
20.          return (width * length);   
21.       }  
22.    }  
23.   
24.    class RectangleTester  
25.    {  
26.       static void Main(string[] args)  
27.       {  
28.          Rectangle r = new Rectangle(10, 7);  
29.          double a = r.area();  
30.          Console.WriteLine("面积： {0}",a);  
31.          Console.ReadKey();  
32.       }  
33.    }  
34. }  

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

[csharp] view plain copy

1. Rectangle 类的面积：  
2. 面积： 70  

当有一个定义在类中的函数需要在继承类中实现时，可以使用虚方法。虚方法是使用关键字 virtual 声明的。虚方法可以在不同的继承类中有不同的实现。对虚方法的调用是在运行时发生的。

动态多态性是通过 抽象类 和 虚方法 实现的。

下面的程序演示了这点：

[csharp] view plain copy

1. using System;  
2. namespace PolymorphismApplication  
3. {  
4.    class Shape   
5.    {  
6.       protected int width, height;  
7.       public Shape( int a=0, int b=0)  
8.       {  
9.          width = a;  
10.          height = b;  
11.       }  
12.       public virtual int area()  
13.       {  
14.          Console.WriteLine("父类的面积：");  
15.          return 0;  
16.       }  
17.    }  
18.    class Rectangle: Shape  
19.    {  
20.       public Rectangle( int a=0, int b=0): base(a, b)  
21.       {  
22.   
23.       }  
24.       public override int area ()  
25.       {  
26.          Console.WriteLine("Rectangle 类的面积：");  
27.          return (width * height);   
28.       }  
29.    }  
30.    class Triangle: Shape  
31.    {  
32.       public Triangle(int a = 0, int b = 0): base(a, b)  
33.       {  
34.         
35.       }  
36.       public override int area()  
37.       {  
38.          Console.WriteLine("Triangle 类的面积：");  
39.          return (width * height / 2);   
40.       }  
41.    }  
42.    class Caller  
43.    {  
44.       public void CallArea(Shape sh)  
45.       {  
46.          int a;  
47.          a = sh.area();  
48.          Console.WriteLine("面积： {0}", a);  
49.       }  
50.    }    
51.    class Tester  
52.    {  
53.         
54.       static void Main(string[] args)  
55.       {  
56.          Caller c = new Caller();  
57.          Rectangle r = new Rectangle(10, 7);  
58.          Triangle t = new Triangle(10, 5);  
59.          c.CallArea(r);  
60.          c.CallArea(t);  
61.          Console.ReadKey();  
62.       }  
63.    }  
64. }  

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

[csharp] view plain copy

1. Rectangle 类的面积：  
2. 面积：70  
3. Triangle 类的面积：  
4. 面积：25  

virtual和abstract的区别

virtual和abstract都是用来修饰父类的，通过覆盖父类的定义，让子类重新定义。

•  1.virtual修饰的方法必须有实现（哪怕是仅仅添加一对大括号),而abstract修饰的方法一定不能实现。
•  2.virtual可以被子类重写，而abstract必须被子类重写。
•  3.如果类成员被abstract修饰，则该类前必须添加abstract，因为只有抽象类才可以有抽象方法。
•  4.无法创建abstract类的实例，只能被继承无法实例化。

• 小结

多态：一个接口多个功能。
静态多态性：编译时发生函数响应（调用）；
动态多态性：运行时发生函数响应。
静态绑定（早期绑定）：编译时函数和对象的连接机制。
两种技术实现静态多态性：函数重载/运算符重载。
函数重载：在同一范围内对相同函数名有多个定义，可以是参数类型或参数个数的不同，但不许只有返回值类型不同。
运算符重载：可以重定义或重载 C# 中内置的运算符

两种技术实现动态多态性：抽象类/虚方法
抽象类：abstract用于接口部分类的实现（派生类继承抽象类时，实现完成）。抽象类包含抽象方法，抽象方法可被派生类实现。
虚方法：virtual用于声明虚方法，虚方法可以在不同的继承类中有不同的实现。
重载(overload)：是提供了一种机制, 相同函数名通过不同的返回值类型以及参数来表来区分的机制。
重写(override)：是用于重写基类的虚方法,这样在派生类中提供一个新的方法。