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深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

無論作為軟體設計的高手、或者菜鳥,對于架構設計而言,均需要多次重構、取舍,以有利于整個軟體項目的健康建構,有些經驗是前輩總結的,我們拿來使用即可,有些是團隊知識沉澱的,總之複用前人好的思想有利于減少返工。當然,在面試的時候,如果能圍繞OOP大談特談,自然會加分多多的。

在本系列中,我們以CodeProject上比較火的OOP系列部落格為主,進行OOP深入淺出展現。

無論作為軟體設計的高手、或者菜鳥,對于架構設計而言,均需要多次重構、取舍,以有利于整個軟體項目的健康建構,有些經驗是前輩總結的,我們拿來使用即可,有些是團隊知識沉澱的,總之複用前人好的思想有利于減少返工。當然,在面試的時候,如果能圍繞OOP大談特談,自然會加分多多的。

開始閱讀本系列部落格的預備知識,多态、封裝、面向對象程式設計等,請通過MSDN學習。如下圖的術語,您應該耳熟能詳的。本系列文章使用C#作為唯一腳本語言。

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深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

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OOP

1 是什麼OOP,以及OOP的優勢是什麼?

OOP代表的是面向對象程式設計(Object-Oriented Programming),它基于對象的整體進行程式設計,取代了基于過程函數的程式設計思想。具體實作是圍繞對象進行資料、函數封裝,而不是基于邏輯關系。OOP中的對象直達的是一個特定的類型、或者某類型的執行個體對象、更多時候是一個class。每個class對象的結構基本相似,但是有各自特有的屬性和資料值。對象之間可通過對外的接口進行通路:方法、屬性等。基于OOP的這些優勢,獨立的對象可以修改而不會影響到其他對象,這樣會比較友善的更新軟體減少潛在的bug。軟體系統随着時間的推移,會變得越來越大,OOP程式設計思想有效的提高了系統代碼的可讀性和管理性。

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深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

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2 OOP的概念是什麼?

下面用5個術語來說明OOP的具體概念是什麼:

  • 資料抽象(Data Abstraction):資料抽象是對需要操作的物體進行模組化的出發點,既對使用對象進行了抽象,隐藏了内部的細節(對使用的最終使用者而言)。使用者可以非常友善的使用class的方法、資料,而不用關心資料建立、運作邏輯的背後複雜的過程。我們以真實世界為例,當你騎一輛自行車的時候,不用考慮變速齒輪的原理如何驅動鍊條、車輪吧。
  • 繼承(Inheritance):繼承是OOP概念中最流行的一個概念。繼承給程式員提供了可複用代碼的優勢。基類定義好函數邏輯,子類通過繼承,可實作直接通路--就想子類自身的方法一樣友善。
  • 資料封裝(Data Encapsulation):對class的成員變量、成員函數通過通路控制符進行包裝,則稱為資料封裝。通路控制符有public、Protected、Private、Internal 4種類型。
  • 多态(Polymorphism):對象可通過傳遞不同參數實作相同的動作,這種行為我們稱之為多态。我們以真實世界為例,“開車”這個方法,對不同類型的使用者要提供不同的參數實作多态,如Car.Drive(Man), Car.Drive(Woman)等。
  • 消息通信(Message Communication):消息通信意味着通過通過消息進行class函數的調用、執行。

3 多态(Polymorphism)

在本節,我們分别用代碼片段來闡述各自類型的多态類型:函數重載、早期綁定、編譯器的多态。

先建立一個console 工程,并命名為​

​InheritanceAndPolymorphism,然後添加類Overload.cs,再添加DisplayOverload函數。​

public class Overload
    {
        public void DisplayOverload(int a){
            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a);
        }
        public void DisplayOverload(string a){
            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a);
        }
        public void DisplayOverload(string a, int b){
            System.Console.WriteLine("DisplayOverload " + a + b);
        }
    }      

​在Program.cs添加如下代碼:​

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Overload overload = new Overload();
            overload.DisplayOverload(100);
            overload.DisplayOverload("method overloading");
            overload.DisplayOverload("method overloading", 100);
            Console.ReadKey();      

運作程式,結果如下:

DisplayOverload 100

DisplayOverload method overloading

DisplayOverload method overloading100

​Overload類中的DisplayOverload提供了3類不同的重載函數:方法名相同,參數類型和個數不同。C#中的這種方式成為重載,既我們不需要為每類函數定義不同名字的函數,僅需要改變函數參數類型和個數即可實作,這個也成為函數簽名。​

​用不同的傳回值可以否? 我們試試下面的代碼:​

public void DisplayOverload() { }
public int      

肯定的結果是,Visual Studio會給予如下的報錯資訊:

Error: Type 'InheritanceAndPolymorphism.Overload' already defines a member called 'DisplayOverload' with the same parameter types

從上面的結果可知:傳回值不作為多态函數簽名。

我們再運作如下的代碼:

static void DisplayOverload(int a)  {   }
public void DisplayOverload(int a) {   }
public void DisplayOverload(string      

結果依然是報錯:

Error: Type 'InheritanceAndPolymorphism.Overload' already defines a member called 'DisplayOverload' with the same parameter types

結論:static的可見函數修飾符不作為重載簽名。

運作下面的代碼,試試out、ref可否作為重載簽名。

private void DisplayOverload(int a) {   }

private void DisplayOverload(out int a)
        {
            a = 100;
        }

private void DisplayOverload(ref int      

結果是如下的報錯:

Error: Cannot define overloaded method 'DisplayOverload' because it differs from another method only on ref and out

結論:ref、out傳遞參數修飾符也不能作為重載簽名。

4 多态中Params 參數的作用

一個函數可包含如下4種類型的參數傳遞:

  • 值傳遞 (pass by value)
  • 引用傳遞 (Pass by reference)
  • 作為output參數 (As an output parameter)
  • 使用參數數組 (Using parameter arrays)

我們運作如下代碼:

public void DisplayOverload(int a, string a)  {   }

        public void Display(int a)
        {
            string a;
        }      

不出意外,獲得如下報錯資訊:

Error1: The parameter name 'a' is a duplicate

Error2: A local variable named 'a' cannot be declared in this scope because it would give a different meaning to 'a', which is already used in a 'parent or current' scope to denote something else

在相同的作用域中,參數名稱必須是唯一的。

在Overload.cs檔案中,添加如下代碼:

public class Overload
    {
        private string name = "Akhil";

        public void Display()
        {
            Display2(ref name, ref name);
            System.Console.WriteLine(name);
        }

        private void Display2(ref string x, ref string y)
        {
            System.Console.WriteLine(name);
            x = "Akhil 1";
            System.Console.WriteLine(name);
            y = "Akhil 2";
            System.Console.WriteLine(name);
            name = "Akhil 3";
        }
    }      

在Program.cs中添加如下代碼:

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Overload overload = new Overload();
            overload.Display();
            Console.ReadKey();
        }
    }      

運作結果如下:

Akhil

Akhil 1

Akhil 2

Akhil3

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深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

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結論:我們通過ref引用傳遞了name的記憶體位址,故修改x、y的值相當于直接修改name的值,故結果運作如上。

下面這段代碼示範了params關鍵字的作用:

在Overload.cs檔案添加如下代碼:

public class Overload
    {
        public void Display()
        {
            DisplayOverload(100, "Akhil", "Mittal", "OOP");
            DisplayOverload(200, "Akhil");
            DisplayOverload(300);
        }

        private void DisplayOverload(int a, params string[] parameterArray)
        {
            foreach (string str in parameterArray)
               Console.WriteLine(str + " " + a);
        }
    }      

在Program.cs檔案添加如下代碼:

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Overload overload = new Overload();
            overload.Display();
            Console.ReadKey();
        }
    }      

運作結果如下:

Akhil 100

Mittal 100

OOP 100

Akhil 200

C#提供了params動态參數數組機制,非常友善的在運作時動态傳遞不同數量的同類型參數。

注:params關鍵詞僅能作為函數的最後一個參數适用。

我們再試試params關鍵字的函數簽名和非params關鍵字函數簽名的優先級順序:

public class Overload
    {
        public void Display()
        {
            DisplayOverload(200);
            DisplayOverload(200, 300);
            DisplayOverload(200, 300, 500, 600);
        }

        private void DisplayOverload(int x, int y)
        {
            Console.WriteLine("The two integers " + x + " " + y);
        }

        private void DisplayOverload(params int[] parameterArray)
        {
            Console.WriteLine("parameterArray");
        }

    }      

Program.cs檔案添加如下代碼:

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Overload overload = new Overload();
            overload.Display();
            Console.ReadKey();
        }
    }      

運作結果如下:

parameterArray

The two integers 200 300

parameterArray

從運作結果看,C#非常巧妙的進行非params函數的精準比對優先,如1個int類型\3個int類型,則用params類型比對;2個int類型,用明确定義的函數進行比對。

5 結論

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深入淺出OOP(一): 多态和繼承(早期綁定/編譯時多态)

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在本節中,我們進行OOP系列的第一篇,主要說明了編譯器的多态,它也稱為早期綁定或者方法重載。同時,我們也學習C#中威力強大的params關鍵字,并用它來實作多态。

本文要點歸納如下:

  • C#函數重載的簽名規則是用參數的類型和數量判斷,而不是函數的名字。
  • 函數傳回值不作為重載簽名。
  • 修飾符不作為簽名的一部分,如static
  • 同函數中,多個參數名稱要唯一
  • ref、out是引用傳遞,傳遞的是參數的記憶體位址
  • params 作為參數關鍵詞,僅能用于函數的最後一個參數

原文位址:​​http://www.codeproject.com/Articles/771455/Diving-in-OOP-Day-Polymorphism-and-Inheritance-Ear​​

本文是由葡萄城技術開發團隊釋出​