深入浅出OOP（一）: 多态和继承(早期绑定/编译时多态)

在本系列中，我们以CodeProject上比较火的OOP系列博客为主，进行OOP深入浅出展现。

无论作为软件设计的高手、或者菜鸟，对于架构设计而言，均需要多次重构、取舍，以有利于整个软件项目的健康构建，有些经验是前辈总结的，我们拿来使用即可，有些是团队知识沉淀的，总之复用前人好的思想有利于减少返工。当然，在面试的时候，如果能围绕OOP大谈特谈，自然会加分多多的。

开始阅读本系列博客的预备知识，多态、封装、面向对象编程等，请通过MSDN学习。如下图的术语，您应该耳熟能详的。本系列文章使用C#作为唯一脚本语言。

OOP

1 是什么OOP，以及OOP的优势是什么？

OOP代表的是面向对象编程（Object-Oriented Programming）,它基于对象的整体进行编程，取代了基于过程函数的编程思想。具体实现是围绕对象进行数据、函数封装，而不是基于逻辑关系。OOP中的对象直达的是一个特定的类型、或者某类型的实例对象、更多时候是一个class。每个class对象的结构基本相似，但是有各自特有的属性和数据值。对象之间可通过对外的接口进行访问：方法、属性等。基于OOP的这些优势，独立的对象可以修改而不会影响到其他对象，这样会比较方便的升级软件减少潜在的bug。软件系统随着时间的推移，会变得越来越大，OOP编程思想有效的提高了系统代码的可读性和管理性。

 

2 OOP的概念是什么？

下面用5个术语来说明OOP的具体概念是什么：

• 数据抽象（Data Abstraction）：数据抽象是对需要操作的物体进行建模的出发点，既对使用对象进行了抽象，隐藏了内部的细节(对使用的最终用户而言)。用户可以非常方便的使用class的方法、数据，而不用关心数据创建、运行逻辑的背后复杂的过程。我们以真实世界为例，当你骑一辆自行车的时候，不用考虑变速齿轮的原理如何驱动链条、车轮吧。

• 继承（Inheritance）：继承是OOP概念中最流行的一个概念。继承给程序员提供了可复用代码的优势。基类定义好函数逻辑，子类通过继承，可实现直接访问–就想子类自身的方法一样方便。

• 数据封装（Data Encapsulation）：对class的成员变量、成员函数通过访问控制符进行包装，则称为数据封装。访问控制符有public、Protected、Private、Internal 4种类型。

• 多态（Polymorphism）：对象可通过传递不同参数实现相同的动作，这种行为我们称之为多态。我们以真实世界为例，“开车”这个方法，对不同类型的用户要提供不同的参数实现多态，如Car.Drive(Man), Car.Drive(Woman)等。

• 消息通信（Message Communication）：消息通信意味着通过通过消息进行class函数的调用、执行。

 

3 多态（Polymorphism）

在本节，我们分别用代码片段来阐述各自类型的多态类型：函数重载、早期绑定、编译器的多态。

先创建一个console 工程，并命名为InheritanceAndPolymorphism，然后添加类Overload.cs，再添加DisplayOverload函数。

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添加如下代码：

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();

 

运行程序，结果如下：

DisplayOverload 100
DisplayOverload method overloading    
DisplayOverload method overloading100

Overload类中的DisplayOverload提供了3类不同的重载函数：方法名相同，参数类型和个数不同。C#中的这种方式成为重载，既我们不需要为每类函数定义不同名字的函数，仅需要改变函数参数类型和个数即可实现，这个也成为函数签名。

用不同的返回值可以否？ 我们试试下面的代码：

public void DisplayOverload() { }public int DisplayOverload(){ }

肯定的结果是，Visual Studio会给予如下的报错信息：

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

从上面的结果可知：返回值不作为多态函数签名。

 

我们再运行如下的代码：

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

 

结果依然是报错：

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

结论：static的可见函数修饰符不作为重载签名。

 

运行下面的代码，试试out、ref可否作为重载签名。

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

 

结果是如下的报错：

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

结论：ref、out传递参数修饰符也不能作为重载签名。

 

4 多态中Params 参数的作用

一个函数可包含如下4种类型的参数传递：

• 值传递 (pass by value)

• 引用传递 (Pass by reference)

• 作为output参数 (As an output parameter)

• 使用参数数组 (Using parameter arrays)

 

我们运行如下代码：

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

 

不出意外，获得如下报错信息：

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，参数名称必须是唯一的。

 

在Overload.cs文件中，添加如下代码：

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中添加如下代码：

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

运行结果如下：

Akhil
Akhil 1    
Akhil 2    
Akhil3

结论：我们通过ref引用传递了name的内存地址，故修改x、y的值相当于直接修改name的值，故结果运行如上。

 

下面这段代码演示了params关键字的作用：

在Overload.cs文件添加如下代码：

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文件添加如下代码：

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

运行结果如下：

Akhil 100
Mittal 100    
OOP 100    
Akhil 200

C#提供了params动态参数数组机制，非常方便的在运行时动态传递不同数量的同类型参数。

注：params关键词仅能作为函数的最后一个参数适用。

 

我们再试试params关键字的函数签名和非params关键字函数签名的优先级顺序：

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文件添加如下代码：

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

运行结果如下：

parameterArray
The two integers 200 300    
parameterArray

从运行结果看，C#非常巧妙的进行非params函数的精准匹配优先，如1个int类型/3个int类型，则用params类型匹配；2个int类型，用明确定义的函数进行匹配。

 

5 结论

在本节中，我们进行OOP系列的第一篇，主要说明了编译器的多态，它也称为早期绑定或者方法重载。同时，我们也学习C#中威力强大的params关键字，并用它来实现多态。

本文要点归纳如下：

• C#函数重载的签名规则是用参数的类型和数量判断，而不是函数的名字。

• 函数返回值不作为重载签名。

• 修饰符不作为签名的一部分，如static

• 同函数中，多个参数名称要唯一

• ref、out是引用传递，传递的是参数的内存地址

• params 作为参数关键词，仅能用于函数的最后一个参数

 

原文地址：http://www.codeproject.com/Articles/771455/Diving-in-OOP-Day-Polymorphism-and-Inheritance-Ear