C# 的靜態多態性和動態多態性（學習心得 20）

同一個行爲，具有多個不同表現形式或形態的能力。

在面向對象編程範式中，多態性往往表現爲"一個接口，多個功能"。

多態性可以是靜態的或動態的：

• 靜態多態性中，函數的響應是在 編譯 時發生的。

• 動態多態性中，函數的響應是在 運行 時發生的。

在 C# 中，每個類型都是多態的，因爲包括用戶定義類型在內的所有類型都繼承自 Object。

同一個事件發生在不同的對象上會產生不同的結果。

一、靜態多態性

在編譯時，函數 和 對象 的 連接機制 被稱爲：早期綁定（靜態綁定）。

C# 中兩種技術實現靜態多態性：

• 函數重載
• 運算符重載

1.1 函數重載

同一個範圍內對相同的函數名有多個定義。

函數的定義必須彼此不同，可以是參數列表中的 參數類型 不同，也可以是 參數個數 不同。

不能重載只有返回類型不同的函數聲明。

例：不同參數個數

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
    public class TestData  
    {  
        public int Add(int a, int b, int c)  
        {  
            return a + b + c;  
        }  
        public int Add(int a, int b)  
        {  
            return a + b;  
        }  
    }  
    class Program  
    {  
        static void Main(string[] args)  
        {  
            TestData dataClass = new TestData();
            int add1 = dataClass.Add(1, 2);  
            int add2 = dataClass.Add(1, 2, 3);

            Console.WriteLine("add1 :" + add1);
            Console.WriteLine("add2 :" + add2);  
        }  
    }  
}

運行結果：

add1 :3
add2 :6

例：不同參數類型

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   class Printdata
   {
      void print(int i)
      {
         Console.WriteLine("輸出整型: {0}", i );
      }

      void print(double f)
      {
         Console.WriteLine("輸出浮點型: {0}" , f);
      }

      void print(string s)
      {
         Console.WriteLine("輸出字符串: {0}", s);
      }
      static void Main(string[] args)
      {
         Printdata p = new Printdata();
         // 調用 print 來打印整數
         p.print(1);
         // 調用 print 來打印浮點數
         p.print(1.23);
         // 調用 print 來打印字符串
         p.print("Hello Runoob");
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

運行結果：

輸出整型: 1
輸出浮點型: 1.23
輸出字符串: Hello Runoob

二、動態多態性

2.1 抽象類

使用關鍵字 abstract 創建抽象類，用於提供接口的部分類的實現。

當一個 派生類 繼承自該抽象類時，實現即完成。

**抽象類 **包含 抽象方法，抽象方法可被派生類實現。

派生類具有更專業的功能。

關於抽象類的規則：

• 不能創建一個抽象類的實例。
• 不能在一個抽象類外部，聲明一個抽象方法。
• 抽象類不能被聲明爲 sealed。（通過在類定義前面放置關鍵字 sealed，可以將類聲明爲密封類。當一個類被聲明爲 sealed 時，它不能被繼承。）

抽象類 和 接口 的區別（來源於網絡）：

抽象類	接口
由子類繼承	由類實現
包含：方法聲明，方法實現	包含：方法聲明
變量：普通變量	變量：公共靜態變量
抽象級別低	抽象級別高
包含：方法，屬性	包含：抽象方法，不可變常量
用於抽象類別	用於抽象功能
用 abstract 定義	用 interface 定義
子類只能繼承一個抽象類	類可以實現多個接口
子類必須實現抽象方法	類必須實現接口的所有成員

我自己理解的爲什麼要使用抽象類：

• 通用實現和專業實現分離。
• 抽象類中可以實現方法，約束繼承它的類。

例：

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   abstract class Shape
   {
       abstract public int area();
   }
   class Rectangle:  Shape
   {
      private int length;
      private int width;
      public Rectangle( int a=0, int b=0)
      {
         length = a;
         width = b;
      }
      public override int area () // 這裏需要用到 override
      {
         Console.WriteLine("Rectangle 類的面積：");
         return (width * length);
      }
   }

   class RectangleTester
   {
      static void Main(string[] args)
      {
         Rectangle r = new Rectangle(10, 7);
         double a = r.area();
         Console.WriteLine("面積： {0}",a);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

運行結果：

Rectangle 類的面積：
面積： 70

2.2 虛方法

當有一個定義在類中的函數需要在繼承類中實現時，可以使用虛方法。

使用關鍵字 virtual 聲明。

虛方法可以在不同的繼承類中有不同的實現。

對虛方法的調用是在 運行 時發生的。

例：創建 Shape 基類，並創建派生類 Circle、 Rectangle、Triangle， Shape 類提供一個名爲 Draw 的虛擬方法，在每個派生類中重寫該方法以繪製該類的指定形狀。

using System;
using System.Collections.Generic;

public class Shape
{
    public int X { get; private set; }
    public int Y { get; private set; }
    public int Height { get; set; }
    public int Width { get; set; }

    // 虛方法
    public virtual void Draw()
    {
        Console.WriteLine("執行基類的畫圖任務");
    }
}

class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        // 基類的base.Draw()不是必須運行的
        Console.WriteLine("畫一個圓形");
    }
}
class Rectangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("畫一個長方形");
        base.Draw(); 
    }
}
class Triangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        base.Draw();
        Console.WriteLine("畫一個三角形");

    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 創建一個 List<Shape> 對象，並向該對象添加 Circle、Triangle 和 Rectangle
        var shapes = new List<Shape>
        {
            new Rectangle(),
            new Triangle(),
            new Circle()
        };

        // 使用 foreach 循環對該列表的派生類進行循環訪問，並對其中的每個 Shape 對象調用 Draw 方法
        foreach (var shape in shapes)
        {
            shape.Draw();
        }

        Console.WriteLine("按下任意鍵退出。");
        Console.ReadKey();
    }

}

運行結果：

畫一個長方形
執行基類的畫圖任務
執行基類的畫圖任務
畫一個三角形
畫一個圓形
按下任意鍵退出。

例：通過虛方法 area() 來計算不同形狀圖像的面積

using System;
namespace PolymorphismApplication
{
   class Shape
   {
      protected int width, height;
      public Shape( int a=0, int b=0)
      {
         width = a;
         height = b;
      }
      public virtual int area()
      {
         Console.WriteLine("父類的面積：");
         return 0;
      }
   }
   class Rectangle: Shape
   {
      public Rectangle( int a=0, int b=0): base(a, b)
      {

      }
      public override int area ()
      {
         Console.WriteLine("Rectangle 類的面積：");
         return (width * height);
      }
   }
   class Triangle: Shape
   {
      public Triangle(int a = 0, int b = 0): base(a, b)
      {
     
      }
      public override int area()
      {
         Console.WriteLine("Triangle 類的面積：");
         return (width * height / 2);
      }
   }
   class Caller
   {
      public void CallArea(Shape sh)
      {
         int a;
         a = sh.area();
         Console.WriteLine("面積： {0}", a);
      }
   }  
   class Tester
   {
     
      static void Main(string[] args)
      {
         Caller c = new Caller();
         Rectangle r = new Rectangle(10, 7);
         Triangle t = new Triangle(10, 5);
         c.CallArea(r);
         c.CallArea(t);
         Console.ReadKey();
      }
   }
}

運行結果：

Rectangle 類的面積：
面積：70
Triangle 類的面積：
面積：25