第二章 C#語言與面向對象技術（中）

二.面向對象

包括：對象、類、封裝、繼承、多態、屬性、索引器、接口、泛型

1.類與對象

類：用高級程序語言實現的一個ADT描述
對象：通過類聲明的常量

2.封裝

封裝的定義

把類的內部隱藏起來以防止外部看到內部的實現過程
抽象和封裝是面向對象程序設計的相關特性。抽象允許相關信息可視化，封裝則使開發者實現所需級別的抽象。

封裝的實現

C# 封裝根據具體的需要，設置使用者的訪問權限，並通過 訪問修飾符 來實現。
一個 訪問修飾符 定義了一個類成員的範圍和可見性。

• 對類中數據（Data）和操作（operation）的限制修飾符：
• private：對象本身在對象內部可以訪問（默認）；
• protected：只有該類對象及其子類對象可以訪問
• public：所有對象（類的內部外部）都可以訪問；
• internal：同一個程序集（項目）的內部訪問，相當於public；
• 對類的限制修飾符：
• public:都可以使用
• internal：在同一程序集(項目) 內部使用（默認）
  類成員封裝類型未定義時，默認爲private

封裝的表示

• 類圖
  
  

例：根據下列類圖實現Animal類型

public class Animal
{
  public int Age;
  public double Weight;
  public void Eat()
  {
    Console.WriteLine("Animal Eat")
  }
  public void Sleep
  {
     Console.WriteLine("Animal Sleep")
  }
}

3.繼承

3.1 繼承的概念

子類擁有父類的某些Data和Operation的過程

3.2 繼承的實現

• public class Child:Paren{…}
• Child：子類（派生類），Parent：父類（基類）
• 在類的聲明中，利用“：”表示繼承
• C#只支持單繼承，不允許多繼承
• public sealed class Name
• 利用sealed關鍵字可防止所聲明的類被繼承
• 父類 public protected private internal
• 子類 public protected 無法繼承 internal

3.3 子類怎樣訪問父類成員

利用base關鍵字

• 例：子類訪問父類且父類構造函數不帶參數
  
  

• 例 子類訪問父類且父類構造函數帶參數

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 封裝
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Class2 class2=new Class2();
            Console.WriteLine(class2.data3);
        }
    }
}


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 封裝
{
    public class Class1
    {
        private int data1;//只能被類的內部訪問
        protected int data2;//能被子類訪問和繼承
        public int data3;//能被子類訪問和繼承
        //構造函數具有形參
        public Class1(int dt1, int dt2, int dt3)
        {
            data1 = dt1;
            data2 = dt2;
            data3 = dt3;
        }
    }
}



using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 封裝
{
   public class Class2:Class1
   {
       //繼承時候因父類構造函數具有形參，需提供base（形參）
       //或者  public class Class2(int x,int y,int z):base(x,y,z)
       public Class2():base(0,2,3)
       { ;
       }
    }
}

3.4 怎樣表示

• 通過類圖來表示
  
  例：根據類圖實現程序代碼，注意類之間的繼承關係
  

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace Animal2
{
    public class Animal
    {
        public int Age;
        public float Weight();

        public void Eat()
        {
            Console.WriteLine("Animal Eat");
        }
        public void Sleep()
        {
            Console.WriteLine("Animal Sleep");
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace Animal2
{
   public class Dog:Animal
    {
       public void Run()
       {
           Console.WriteLine("Dog Run");
       }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace Animal2
{
    public class Bird:Animal
    {
        public void Fly()
        {
            Console.WriteLine("Bird Fly");
        }
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace Animal2
{
    public class Fish:Animal
    {
        public void Swim()
        {
            Console.WriteLine("Fish swim");
        }
    }
}

3.5實例化

爲對象分配存儲空間的過程

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace Animal2
{
   class Program
    {
        static  void Main(string[]   args)
    {
        Animal al = new   Animal(); // 實例化Animal
    al.Eat();
    al.Sleep();
    Dog  dg = new Dog(); // 實例化Dog
    dg.Age = 2;
    dg.Weight = 4.5;
    dg.Sleep();//繼承下來的
    dg.Eat();//繼承下來的
    dg.Run();

    }
    }
 }

• 子類與父類有重名方法
  
  

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
namespace Animal2
{
  class Program
    {
        static void  Main(string[]args)
      {
        Animal al = new Animal(); // 子類可以實例化父類
        al.Eat();//重名方法存在問題
        al.Sleep();
        Dog dg = new Dog(); // 強制類型轉換或Dog dg =（Dog）al；
        dg.Age = 2;
        dg.Weight = 4.5;
        dg.Sleep();
        dg.Eat();
        dg.Run();

      }
    }
}

4.多態

4.1 什麼是多態

相同的操作，對於不同的對象，可以有不同的解釋，產生不同的執行結果

4.2 多態的分類

• 運行時多態：在運行時決定執行哪個類的哪個方法（override覆寫）
  處理子類父類運行方法時出現重名的情況，運行哪個方法
• 編譯時多態：在編譯時決定執行類的哪個方法（overload重載）
  同一個類的內部會產生編譯時多態，方法的重載，運算符的重載

4.3 多態的實現

• 運行時多態：
• 在父類中定義並實現虛方法（virtural）
• 在子類中覆寫（override）該虛方法
• 虛方法必須有方法體，和abstract進行區分
• 覆寫虛方法，要求方法名，形參，返回值類型必須相同
  例 ：通過類圖實現運行時多態
  
  
  
• 編譯時多態
• 類中定義的方法或操作符可能有不同的版本
• 操作符的重載：operator 關鍵字
• • public static 類型（返回值類型） operator 運算符（形參類型）{…}
• 方法的重載：必須有相同的方法名、必須有不同的參數列表、可以有相同的返回值類型

例：通過類圖實現編譯時多態的代碼

4.4抽象方法與抽象類

• 抽象方法：可以看成沒有實現體的虛方法（abstract），即只有方法的聲明，需要在子類中覆寫（override）該方法
• 抽象類：含有抽象方法的類。抽象類不可以直接實例化對象
• 例：通過類圖實現抽象類及其實現的代碼
  
  類圖中的方法名稱斜體表示此爲虛方法（abstract）
  因爲含有抽象方法應該註明爲抽象類
  
  在子類中覆寫抽象方法
  
  
  
  
• 例：飼養系統

方案一：

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace Animal2

{

 

   
class Program

    {

       
static void Main(string[] args)

       
{

           
Raiser rar = new Raiser();

           
rar.RaiseBird();

           
rar.RaiseDog();

           
rar.RaiseFish();

 

           


       


       
}

    }

}

 

using System;

using
System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace Animal2

{

   public class Dog

    {

       public void Run()

       {

           Console.WriteLine("Dog
Run");

       }

       public void Eat()

        {

            Console.WriteLine("Dog
Eat");

        }

       public void Sleep()

       {

           Console.WriteLine("Dog
Sleep");

       }

    }

}

 

 

using System;

using
System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace Animal2

{

    public class Bird

    {

        public void Fly()

        {

            Console.WriteLine("Bird
Fly");

        }

        public void Eat()

        {

            Console.WriteLine("Dog
Eat");

        }

        public void Sleep()

        {

            Console.WriteLine("Dog
Sleep");

        }

    }

}

 

 

 

using System;

using
System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace Animal2

{

    public class Fish

 

        {

        public void Swim()

        {

            Console.WriteLine("Fish
swim");

        }

        public void Eat()

        {

            Console.WriteLine("Dog
Eat");

        }

        public void Sleep()

        {

            Console.WriteLine("Dog
Sleep");

        }

  

        }

  

}

 

 

using System;

using
System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

 

namespace Animal2

{

    class Raiser

    {

        public void
RaiseDog()

        {

            Dog dog = new Dog();

           
dog.Eat();

           
dog.Sleep();

        }

        public void
RaiseFish()

        {

            Fish fish=new Fish();

           
fish.Eat();

           
fish.Sleep();

 

        }

        public void
RaiseBird()

        {

            Bird bird = new Bird();

           
bird.Eat();

           
bird.Sleep();

        }

    }

}

• 方案2：
  

namespace Animal2
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Raiser rar = new Raiser();
            rar.Raise(AnimalType.Dog);
            rar.Raise(AnimalType.Fish);
            rar.Raise(AnimalType.Bird);  
        }
    }
}

namespace Animal2
{
    public enum AnimalType { Dog,Bird,Fish };
    public class Raiser
    {
        public void Raise(AnimalType alt)
        {
            switch (alt) 
            {
               case AnimalType.Bird:                   
                    Bird bird = new Bird();
                    bird.Sleep();
                   bird.Eat();
                   break;
               case AnimalType.Dog:
                   Dog dog=new Dog();
                   dog.Sleep();
                   dog.Eat();
                   break;               
               case AnimalType.Fish:                  
                   Fish fish=new Fish();                   
                   fish.Sleep();                   
                   fish.Eat();                   
                   break;
            }
        }
   }
}

• 方案三