C# 继承、多态性、抽象和接口详解：从入门到精通

C# 继承

在 C# 中，可以将字段和方法从一个类继承到另一个类。我们将“继承概念”分为两类：

派生类（子类） - 从另一个类继承的类
基类（父类） - 被继承的类

要从一个类继承，使用 : 符号。

在以下示例中，Car 类（子类）继承了 Vehicle 类（父类）的字段和方法：

示例

class Vehicle  // 基类（父类）
{
  public string brand = "Ford";  // 车辆字段
  public void honk()             // 车辆方法
  {
    Console.WriteLine("Tuut, tuut!");
  }
}

class Car : Vehicle  // 派生类（子类）
{
  public string modelName = "Mustang";  // 汽车字段
}

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    // 创建一个 myCar 对象
    Car myCar = new Car();

    // 在 myCar 对象上调用 honk() 方法（来自 Vehicle 类）
    myCar.honk();

    // 显示 brand 字段（来自 Vehicle 类）的值和 modelName 字段（来自 Car 类）的值
    Console.WriteLine(myCar.brand + " " + myCar.modelName);
  }
}

输出

Tuut, tuut!
Ford Mustang

为什么以及何时使用“继承”？

它对于代码重用非常有用：在创建新类时重用现有类的字段和方法

sealed 关键字

如果您不希望其他类从一个类继承，请使用 sealed 关键字：

sealed class Vehicle 
{
  ...
}

class Car : Vehicle 
{
  ...
}

如果您尝试访问一个 sealed 类，C# 会生成一个错误：

'Car': cannot derive from sealed type 'Vehicle'

多态性和方法覆盖

多态性意味着 "多种形态"，它发生在我们有许多通过继承相互关联的类时。继承允许我们从另一个类继承字段和方法。多态性使用这些方法来执行不同的任务。这允许我们以不同的方式执行单个动作。

例如，考虑一个名为 Animal 的基类，它有一个名为 animalSound() 的方法。Animal 的派生类可以是 Pigs、Cats、Dogs、Birds，它们也有自己的 animalSound() 方法实现（猪会叫，猫会喵喵叫等）。

示例：

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

class Pig : Animal  // 派生类（子类）
{
  public override void animalSound() 
  {
    Console.WriteLine("猪说：wee wee");
  }
}

class Dog : Animal  // 派生类（子类）
{
  public override void animalSound() 
  {
    Console.WriteLine("狗说：bow wow");
  }
}

现在我们可以创建 Pig 和 Dog 对象，并在它们两个上调用 animalSound() 方法：

示例：

class Program 
{
  static void Main(string[] args) 
  {
    Animal myAnimal = new Animal();  // 创建一个 Animal 对象
    Animal myPig = new Pig();  // 创建一个 Pig 对象
    Animal myDog = new Dog();  // 创建一个 Dog 对象

    myAnimal.animalSound();
    myPig.animalSound();
    myDog.animalSound();
  }
}

输出将为：

动物发出声音
猪说：wee wee
狗说

C# 抽象

抽象类和方法

数据抽象是隐藏某些细节并仅向用户显示基本信息的过程。

抽象可以通过抽象类或接口来实现。

abstract 关键字用于类和方法：

抽象类：是一个受限制的类，不能用于创建对象（要访问它，必须从另一个类继承）。
抽象方法：只能在抽象类中使用，并且没有方法体。方法体由派生类（继承自）提供。

抽象类可以同时包含抽象方法和常规方法：

abstract class Animal {
  public abstract void animalSound();
  public void sleep() {
    Console.WriteLine("Zzz");
  }
}

从上面的例子可以看出，无法创建 Animal 类的对象：

Animal myObj = new Animal(); // 将生成错误（无法创建抽象类或接口“Animal”的实例）

要访问抽象类，必须从另一个类继承它

例子

// 抽象类
abstract class Animal {
  // 抽象方法（没有方法体）
  public abstract void animalSound();
  // 常规方法
  public void sleep() {
    Console.WriteLine("Zzz");
  }
}

// 派生类（继承自 Animal）
class Pig : Animal {
  public override void animalSound() {
    // animalSound() 的方法体在这里提供
    Console.WriteLine("The pig says: wee wee");
  }
}

class Program {
  static void Main(string[] args) {
    Pig myPig = new Pig(); // 创建一个 Pig 对象
    myPig.animalSound(); // 调用抽象方法
    myPig.sleep(); // 调用常规方法
  }
}

为什么以及何时使用抽象类和方法？

为了实现安全性——隐藏某些细节，只显示对象的重要细节。
注意：抽象也可以通过接口实现

C# Interface

接口是在 C# 中实现抽象的另一种方式。

接口是一个完全“抽象类”，它只能包含抽象方法和属性（没有实际的方法体）：

// 接口
interface Animal 
{
  void animalSound(); // 接口方法（没有方法体）
  void run(); // 接口方法（没有方法体）
}

通常，以字母 "I" 开头是一种良好的实践，因为这样可以更容易地记住它是一个接口而不是一个类。

默认情况下，接口的成员是抽象和公共的。

注意：接口可以包含属性和方法，但不能包含字段。

要访问接口方法，接口必须由另一个类“实现”（有点像继承）。要实现接口，请使用冒号符号（与继承一样）。接口方法的实际方法体由“实现”类提供。请注意，在实现接口时，不必使用 override 关键字：

// 接口
interface IAnimal 
{
  void animalSound(); // 接口方法（没有方法体）
}

// Pig “实现”了 IAnimal 接口
class Pig : IAnimal 
{
  public void animalSound() 
  {
    // animalSound() 的方法体在这里提供
    Console.WriteLine("猪说：呜呜");
  }
}

class Program 
{
  static void Main(string[] args) 
  {
    Pig myPig = new Pig();  // 创建一个 Pig 对象
    myPig.animalSound();
  }
}

接口的注意事项：

与抽象类一样，接口不能用于创建对象（在上面的示例中，在 Program 类中不能创建“IAnimal”对象）。
接口方法没有方法体 - 方法体由“实现”类提供。
在实现接口时，必须覆盖其所有方法。
接口可以包含属性和方法，但不能包含字段/变量。
接口成员默认是抽象和公共的。
接口不能包含构造函数（因为它不能用于创建对象）。

为什么以及何时使用接口？

1) 为了实现安全性 - 隐藏对象的某些细节，仅显示重要的细节（接口）。 2) C# 不支持“多继承”（一个类只能继承一个基类）。但是，可以通过接口实现多继承，因为类可以实现多个接口。注意：要实现多个接口，请使用逗号分隔它们（见下面的示例）。