В представленном выше примере объект t2 конструируется из объекта t1 и поэто му подобен ему. Ниже приведен результат выполнения кода из данного примера. Сведения об объекте t1: Треугольник прямоугольный Ширина и высота равны 8 и 12 Площадь равна 48 Сведения об объекте t2: Треугольник прямоугольный Ширина и высота равны 8 и 12 Площадь равна 48
Обратите особое внимание на следующий конструктор класса Triangle: public Triangle(Triangle ob) : base(ob) { Style = ob.Style; }
Он принимает объект типа Triangle в качестве своего параметра и передает его (с помощью ключевого слова base) следующему конструктору класса TwoDShape. public TwoDShape(TwoDShape ob) { Width = ob.Width; Height = ob.Height; }
Самое любопытное, что конструктор TwoDShape() предполагает получить объект класса TwoDShape, тогда как конструктор Triangle() передает ему объект класса Triangle. Как пояснялось выше, такое вполне допустимо, поскольку по ссылке на объект базового класса можно обращаться к объекту производного класса. Следова тельно, конструктору TwoDShape() можно на совершенно законных основаниях пере дать ссылку на объект класса, производного от класса TwoDShape. А поскольку кон структор TwoDShape() инициализирует только те части объекта производного класса, которые являются членами класса TwoDShape, то для него не имеет никакого значения, содержит ли этот объект другие члены, добавленные в производном классе. Виртуальные методы и их переопределение
Виртуальным называется такой метод, который объявляется как virtual в базовом классе. Виртуальный метод отличается тем, что он может быть переопределен в одном или нескольких производных классах. Следовательно, у каждого производного класса может быть свой вариант виртуального метода. Кроме того, виртуальные методы ин тересны тем, что именно происходит при их вызове по ссылке на базовый класс. В этом случае средствами языка C# определяется именно тот вариант виртуального метода, который следует вызывать, исходя из типа объекта, к которому происходит обраще ние по ссылке, причем это делается во время выполнения. Поэтому при ссылке на разные типы объектов выполняются разные варианты виртуального метода. Иными словами, вариант выполняемого виртуального метода выбирается по типу объекта, а не по типу ссылки на этот объект. Так, если базовый класс содержит виртуальный метод и от него получены производные классы, то при обращении к разным типам объектов по ссылке на базовый класс выполняются разные варианты этого виртуального метода.
Метод объявляется как виртуальный в базовом классе с помощью ключевого сло ва virtual, указываемого перед его именем. Когда же виртуальный метод переопре деляется в производном классе, то для этого используется модификатор override. А сам процесс повторного определения виртуального метода в производном классе называется переопределением метода. При переопределении имя, возвращаемый тип и сигнатура переопределяющего метода должны быть точно такими же, как и у того виртуального метода, который переопределяется. Кроме того, виртуальный метод не может быть объявлен как static или abstract (подробнее данный вопрос рассма тривается далее в этой главе).
Переопределение метода служит основанием для воплощения одного из самых эффективных в C# принципов: динамической диспетчеризации методов, которая пред ставляет собой механизм разрешения вызова во время выполнения, а не компиляции. Значение динамической диспетчеризации методов состоит в том, что именно благо даря ей в C# реализуется динамический полиморфизм.
Ниже приведен пример, демонстрирующий виртуальные методы и их переопре деление. // Продемонстрировать виртуальный метод. using System; class Base { // Создать виртуальный метод в базовом классе. public virtual void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Base"); } } class Derivedl : Base { // Переопределить метод Who() в производном классе. public override void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Derivedl"); } } class Derived2 : Base { // Вновь переопределить метод Who() в еще одном производном классе. public override void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Derived2"); } } class OverrideDemo { static void Main() { Base baseOb = new Base(); Derived1 dOb1 = new Derived1(); Derived2 dOb2 = new Derived2(); Base baseRef; // ссылка на базовый класс baseRef = baseOb; baseRef.Who(); baseRef = dOb1; baseRef.Who(); baseRef = dOb2; baseRef.Who(); } }
Вот к какому результату приводит выполнение этого кода. Метод Who() в классе Base. Метод Who() в классе Derived1 Метод Who() в классе Derived2
В коде из приведенного выше примера создаются базовый класс Base и два произ водных от него класса — Derived1 и Derived2. В классе Base объявляется виртуаль ный метод Who(), который переопределяется в обоих производных классах. Затем в методе Main() объявляются объекты типа Base, Derived1 и Derived2. Кроме того, объявляется переменная baseRef ссылочного типа Base. Далее ссылка на каждый тип объекта присваивается переменной baseRef и затем используется для вызова мето да Who(). Как следует из результата выполнения приведенного выше кода, вариант выполняемого метода Who() определяется по типу объекта, к которому происходит обращение по ссылке во время вызова этого метода, а не по типу класса переменной baseRef.
Но переопределять виртуальный метод совсем не обязательно. Ведь если в произ водном классе не предоставляется собственный вариант виртуального метода, то ис пользуется его вариант из базового класса, как в приведенном ниже примере. /* Если виртуальный метод не переопределяется, то используется его вариант из базового класса. */ using System; class Base { // Создать виртуальный метод в базовом классе. public virtual void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Base"); } } class Derivedl : Base { // Переопределить метод Who() в производном классе. public override void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Derived1"); } } class Derived2 : Base { // В этом классе метод Who() не переопределяется. } class NoOverrideDemo { static void Main() { Base baseOb = new Base(); Derived1 dOb1 = new Derived1(); Derived2 dOb2 = new Derived2(); Base baseRef; // ссылка на базовый класс baseRef = baseOb; baseRef.Who(); baseRef = dOb1; baseRef.Who(); baseRef = dOb2; baseRef.Who(); // вызывается метод Who() из класса Base } }
Выполнение этого кода приводит к следующему результату. Метод Who() в классе Base. Метод Who() в классе Derived1 Метод Who() в классе Base
В данном примере метод Who() не переопределяется в классе Derived2. Поэтому для объекта класса Derived2 вызывается метод Who() из класса Base.
Если при наличии многоуровневой иерархии виртуальный метод не переопределя ется в производном классе, то выполняется ближайший его вариант, обнаруживаемый вверх по иерархии, как в приведенном ниже примере. /* В многоуровневой иерархии классов выполняется тот переопределенный вариант виртуального метода, который обнаруживается первым при продвижении вверх по иерархии. */ using System; class Base { // Создать виртуальный метод в базовом классе. public virtual void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Base"); } } class Derivedl : Base { // Переопределить метод Who() в производном классе. public override void Who() { Console.WriteLine("Метод Who() в классе Derived1"); } } class Derived2 : Derived1 { // В этом классе метод Who() не переопределяется. } class Derived3 : Derived2 { // И в этом классе метод Who() не переопределяется. } class NoOverrideDemo2 { static void Main() { Derived3 dOb = new Derived3(); Base baseRef; // ссылка на базовый класс baseRef = dOb; baseRef.Who(); // вызов метода Who() из класса Derived1 } }
Вот к какому результату приводит выполнение этого кода. Метод Who() в классе Derivedl
В данном примере класс Derived3 наследует класс Derived2, который наследует класс Derived1, а тот, в свою очередь, — класс Base. Как показывает приведенный выше результат, выполняется метод Who(), переопределяемый в классе Derived1, поскольку это первый вариант виртуального метода, обнаруживаемый при продви жении вверх по иерархии от классов Derived3 и Derived2, где метод Who() не пере определяется, к классу Derived1.
И еще одно замечание: свойства также подлежат модификации ключевым словом virtual и переопределению ключевым словом override. Это же относится и к ин дексаторам. Что дает переопределение методов
Благодаря переопределению методов в C# поддерживается динамический поли морфизм. В объектно-ориентированном программировании полиморфизм играет очень важную роль, потому что он позволяет определить в общем классе методы, которые становятся общими для всех производных от него классов, а в производных классах — определить конкретную реализацию некоторых или же всех этих методов. Переопределение методов — это еще один способ воплотить в C# главный принцип полиморфизма: один интерфейс — множество методов.
Удачное применение полиморфизма отчасти зависит от правильного понимания той особенности, что базовые и производные классы образуют иерархию, которая про двигается от меньшей к большей специализации. При надлежащем применении ба зовый класс предоставляет все необходимые элементы, которые могут использоваться в производном классе непосредственно. А с помощью виртуальных методов в базовом классе определяются те методы, которые могут быть самостоятельно реализованы в производном классе. Таким образом, сочетая наследование с виртуальными методами, можно определить в базовом классе общую форму методов, которые будут использо ваться во всех его производных классах. Применение виртуальных методов
Для того чтобы стали понятнее преимущества виртуальных методов, применим их в классе TwoDShape. В предыдущих примерах в каждом классе, производном от класса TwoDShape, определялся метод Area(). Но, по-видимому, метод Area() лучше было бы сделать виртуальным в классе TwoDShape и тем самым предоставить возможность переопределить его в каждом производном классе с учетом особенностей расчета пло щади той двумерной формы, которую инкапсулирует этот класс. Именно это и сдела но в приведенном ниже примере программы. Ради удобства демонстрации классов в этой программе введено также свойство name в классе TwoDShape. // Применить виртуальные методы и полиморфизм. using System; class TwoDShape { double pri_width; double pri_height; // Конструктор по умолчанию. public TwoDShape() { Width = Height = 0.0; name = "null"; } // Параметризированный конструктор. public TwoDShape(double w, double h, string n) { Width = w; Height = h; name = n; } // Сконструировать объект равной ширины и высоты. public TwoDShape(double х, string n) { Width = Height = x; name = n; } // Сконструировать копию объекта TwoDShape. public TwoDShape(TwoDShape ob) { Width = ob.Width; Height = ob.Height; name = ob.name; } // Свойства ширины и высоты объекта. public double Width { get { return pri_width; } set { pri_width = value < 0 ? -value : value; } } public double Height { get { return pri_height; } set { pri_height = value < 0 ? -value : value; } } public string name { get; set; } public void ShowDim() { Console.WriteLine("Ширина и высота равны " + Width + " и " + Height); } public virtual double Area() { Console.WriteLine("Метод Area() должен быть переопределен"); return 0.0; } } // Класс для треугольников, производный от класса TwoDShape. class Triangle : TwoDShape { string Style; // Конструктор, используемый по умолчанию. public Triangle() { Style = "null"; } // Конструктор для класса Triangle. public Triangle(string s, double w, double h) : base (w, h, "треугольник") { Style = s; } // Сконструировать равнобедренный треугольник, public Triangle(double x) : base(x, "треугольник") { Style = "равнобедренный"; } // Сконструировать копию объекта типа Triangle. public Triangle(Triangle ob) : base(ob) { Style = ob.Style; } // Переопределить метод Area() для класса Triangle. pulplic override double Area() { return Width * Height / 2; } // Показать тип треугольника. public void ShowStyle() { Console.WriteLine("Треугольник " + Style); } } // Класс для прямоугольников, производный от класса TwoDShape. class Rectangle : TwoDShape { // Конструктор для класса Rectangle. public Rectangle(double w, double h) : base (w, h, "прямоугольник"){ } // Сконструировать квадрат. public Rectangle(double x) : base (x, "прямоугольник") { } // Сконструировать копию объекта типа Rectangle. public Rectangle(Rectangle ob) : base (ob) { } // Возвратить логическое значение true, если // прямоугольник окажется квадратом. public bool IsSquare() { if(Width == Height) return true; return false; } // Переопределить метод Area() для класса Rectangle. public override double Area() { return Width * Height; } } class DynShapes { static void Main() { TwoDShape[] shapes = new TwoDShape[5]; shapes[0] = new Triangle("прямоугольный", 8.0, 12.0); shapes[1] = new Rectangle(10); shapes[2] = new Rectangle(10, 4); shapes[3] = new Triangle(7.0); shapes[4] = new TwoDShape(10, 20, "общая форма"); for (int i=0; i < shapes.Length; i++) { Console.WriteLine("Объект — " + shapes[i].name); Console.WriteLine("Площадь равна " + shapes[i].Area()); Console.WriteLine(); } } }