深入淺出OOP（一）: 多態(tài)和繼承(早期綁定/編譯時(shí)多態(tài))

在本系列中，我們以CodeProject上比較火的OOP系列博客為主，進(jìn)行OOP深入淺出展現(xiàn)。

無(wú)論作為軟件設(shè)計(jì)的高手、或者菜鳥，對(duì)于架構(gòu)設(shè)計(jì)而言，均需要多次重構(gòu)、取舍，以有利于整個(gè)軟件項(xiàng)目的健康構(gòu)建，有些經(jīng)驗(yàn)是前輩總結(jié)的，我們拿來(lái)使用即可，有些是團(tuán)隊(duì)知識(shí)沉淀的，總之復(fù)用前人好的思想有利于減少返工。當(dāng)然，在面試的時(shí)候，如果能圍繞OOP大談特談，自然會(huì)加分多多的。

開始閱讀本系列博客的預(yù)備知識(shí)，多態(tài)、封裝、面向?qū)ο缶幊痰龋?qǐng)通過(guò)MSDN學(xué)習(xí)。如下圖的術(shù)語(yǔ)，您應(yīng)該耳熟能詳?shù)?。本系列文章使用C#作為唯一腳本語(yǔ)言。

OOP

1 是什么OOP，以及OOP的優(yōu)勢(shì)是什么？

OOP代表的是面向?qū)ο缶幊蹋∣bject-Oriented Programming）,它基于對(duì)象的整體進(jìn)行編程，取代了基于過(guò)程函數(shù)的編程思想。具體實(shí)現(xiàn)是圍繞對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)、函數(shù)封裝，而不是基于邏輯關(guān)系。OOP中的對(duì)象直達(dá)的是一個(gè)特定的類型、或者某類型的實(shí)例對(duì)象、更多時(shí)候是一個(gè)class。每個(gè)class對(duì)象的結(jié)構(gòu)基本相似，但是有各自特有的屬性和數(shù)據(jù)值。對(duì)象之間可通過(guò)對(duì)外的接口進(jìn)行訪問(wèn)：方法、屬性等。基于OOP的這些優(yōu)勢(shì)，獨(dú)立的對(duì)象可以修改而不會(huì)影響到其他對(duì)象，這樣會(huì)比較方便的升級(jí)軟件減少潛在的bug。軟件系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移，會(huì)變得越來(lái)越大，OOP編程思想有效的提高了系統(tǒng)代碼的可讀性和管理性。

2 OOP的概念是什么？

下面用5個(gè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)明OOP的具體概念是什么：

• 數(shù)據(jù)抽象（Data Abstraction）：數(shù)據(jù)抽象是對(duì)需要操作的物體進(jìn)行建模的出發(fā)點(diǎn)，既對(duì)使用對(duì)象進(jìn)行了抽象，隱藏了內(nèi)部的細(xì)節(jié)(對(duì)使用的最終用戶而言)。用戶可以非常方便的使用class的方法、數(shù)據(jù)，而不用關(guān)心數(shù)據(jù)創(chuàng)建、運(yùn)行邏輯的背后復(fù)雜的過(guò)程。我們以真實(shí)世界為例，當(dāng)你騎一輛自行車的時(shí)候，不用考慮變速齒輪的原理如何驅(qū)動(dòng)鏈條、車輪吧。

• 繼承（Inheritance）：繼承是OOP概念中最流行的一個(gè)概念。繼承給程序員提供了可復(fù)用代碼的優(yōu)勢(shì)?；惗x好函數(shù)邏輯，子類通過(guò)繼承，可實(shí)現(xiàn)直接訪問(wèn)--就想子類自身的方法一樣方便。

• 數(shù)據(jù)封裝（Data Encapsulation）：對(duì)class的成員變量、成員函數(shù)通過(guò)訪問(wèn)控制符進(jìn)行包裝，則稱為數(shù)據(jù)封裝。訪問(wèn)控制符有public、Protected、Private、Internal 4種類型。

• 多態(tài)（Polymorphism）：對(duì)象可通過(guò)傳遞不同參數(shù)實(shí)現(xiàn)相同的動(dòng)作，這種行為我們稱之為多態(tài)。我們以真實(shí)世界為例，“開車”這個(gè)方法，對(duì)不同類型的用戶要提供不同的參數(shù)實(shí)現(xiàn)多態(tài)，如Car.Drive(Man), Car.Drive(Woman)等。

• 消息通信（Message Communication）：消息通信意味著通過(guò)通過(guò)消息進(jìn)行class函數(shù)的調(diào)用、執(zhí)行。

3 多態(tài)（Polymorphism）

在本節(jié)，我們分別用代碼片段來(lái)闡述各自類型的多態(tài)類型：函數(shù)重載、早期綁定、編譯器的多態(tài)。

先創(chuàng)建一個(gè)console 工程，并命名為InheritanceAndPolymorphism，然后添加類Overload.cs，再添加DisplayOverload函數(shù)。

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(yùn)行程序，結(jié)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(shù)：方法名相同，參數(shù)類型和個(gè)數(shù)不同。C#中的這種方式成為重載，既我們不需要為每類函數(shù)定義不同名字的函數(shù)，僅需要改變函數(shù)參數(shù)類型和個(gè)數(shù)即可實(shí)現(xiàn)，這個(gè)也成為函數(shù)簽名。

用不同的返回值可以否？ 我們?cè)囋囅旅娴拇a：

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

肯定的結(jié)果是，Visual Studio會(huì)給予如下的報(bào)錯(cuò)信息：

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

從上面的結(jié)果可知：返回值不作為多態(tài)函數(shù)簽名。

我們?cè)龠\(yùn)行如下的代碼：

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

結(jié)果依然是報(bào)錯(cuò)：

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

結(jié)論：static的可見函數(shù)修飾符不作為重載簽名。

運(yùn)行下面的代碼，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 a) {   }

結(jié)果是如下的報(bào)錯(cuò)：

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

結(jié)論：ref、out傳遞參數(shù)修飾符也不能作為重載簽名。

4 多態(tài)中Params 參數(shù)的作用

一個(gè)函數(shù)可包含如下4種類型的參數(shù)傳遞：

• 值傳遞 (pass by value)

• 引用傳遞 (Pass by reference)

• 作為output參數(shù) (As an output parameter)

• 使用參數(shù)數(shù)組 (Using parameter arrays)

我們運(yùn)行如下代碼：

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

不出意外，獲得如下報(bào)錯(cuò)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，參數(shù)名稱必須是唯一的。

在Overload.cs文件中，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(yùn)行結(jié)果如下：

Akhil
Akhil 1    
Akhil 2    
Akhil3

結(jié)論：我們通過(guò)ref引用傳遞了name的內(nèi)存地址，故修改x、y的值相當(dāng)于直接修改name的值，故結(jié)果運(yùn)行如上。

下面這段代碼演示了params關(guān)鍵字的作用：

在Overload.cs文件添加如下代碼：

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文件添加如下代碼：

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

運(yùn)行結(jié)果如下：

Akhil 100
Mittal 100    
OOP 100    
Akhil 200

C#提供了params動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)組機(jī)制，非常方便的在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)傳遞不同數(shù)量的同類型參數(shù)。

注：params關(guān)鍵詞僅能作為函數(shù)的最后一個(gè)參數(shù)適用。

我們?cè)僭囋噋arams關(guān)鍵字的函數(shù)簽名和非params關(guān)鍵字函數(shù)簽名的優(yōu)先級(jí)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文件添加如下代碼：

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

運(yùn)行結(jié)果如下：

parameterArray
The two integers 200 300    
parameterArray

從運(yùn)行結(jié)果看，C#非常巧妙的進(jìn)行非params函數(shù)的精準(zhǔn)匹配優(yōu)先，如1個(gè)int類型\3個(gè)int類型，則用params類型匹配；2個(gè)int類型，用明確定義的函數(shù)進(jìn)行匹配。

5 結(jié)論

在本節(jié)中，我們進(jìn)行OOP系列的第一篇，主要說(shuō)明了編譯器的多態(tài)，它也稱為早期綁定或者方法重載。同時(shí)，我們也學(xué)習(xí)C#中威力強(qiáng)大的params關(guān)鍵字，并用它來(lái)實(shí)現(xiàn)多態(tài)。

本文要點(diǎn)歸納如下：

• C#函數(shù)重載的簽名規(guī)則是用參數(shù)的類型和數(shù)量判斷，而不是函數(shù)的名字。

• 函數(shù)返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(shù)中，多個(gè)參數(shù)名稱要唯一

• ref、out是引用傳遞，傳遞的是參數(shù)的內(nèi)存地址

• params 作為參數(shù)關(guān)鍵詞，僅能用于函數(shù)的最后一個(gè)參數(shù)

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