深入淺出OOP（一）: 多態和繼承(早期綁定/編譯時多態)

在本系列中，我們以CodeProject上比較火的OOP系列博客為主，進行OOP深入淺出展現。

無論作為軟件設計的高手、或者菜鳥，對于架構設計而言，均需要多次重構、取舍，以有利于整個軟件項目的健康構建，有些經驗是前輩總結的，我們拿來使用即可，有些是團隊知識沉淀的，總之復用前人好的思想有利于減少返工。當然，在面試的時候，如果能圍繞OOP大談特談，自然會加分多多的。

開始閱讀本系列博客的預備知識，多態、封裝、面向對象編程等，請通過MSDN學習。如下圖的術語，您應該耳熟能詳的。本系列文章使用C#作為唯一腳本語言。

OOP

1 是什么OOP，以及OOP的優勢是什么？

OOP代表的是面向對象編程（Object-Oriented Programming）,它基于對象的整體進行編程，取代了基于過程函數的編程思想。具體實現是圍繞對象進行數據、函數封裝，而不是基于邏輯關系。OOP中的對象直達的是一個特定的類型、或者某類型的實例對象、更多時候是一個class。每個class對象的結構基本相似，但是有各自特有的屬性和數據值。對象之間可通過對外的接口進行訪問：方法、屬性等。基于OOP的這些優勢，獨立的對象可以修改而不會影響到其他對象，這樣會比較方便的升級軟件減少潛在的bug。軟件系統隨著時間的推移，會變得越來越大，OOP編程思想有效的提高了系統代碼的可讀性和管理性。

2 OOP的概念是什么？

下面用5個術語來說明OOP的具體概念是什么：

• 數據抽象（Data Abstraction）：數據抽象是對需要操作的物體進行建模的出發點，既對使用對象進行了抽象，隱藏了內部的細節(對使用的最終用戶而言)。用戶可以非常方便的使用class的方法、數據，而不用關心數據創建、運行邏輯的背后復雜的過程。我們以真實世界為例，當你騎一輛自行車的時候，不用考慮變速齒輪的原理如何驅動鏈條、車輪吧。

• 繼承（Inheritance）：繼承是OOP概念中最流行的一個概念。繼承給程序員提供了可復用代碼的優勢。基類定義好函數邏輯，子類通過繼承，可實現直接訪問--就想子類自身的方法一樣方便。

• 數據封裝（Data Encapsulation）：對class的成員變量、成員函數通過訪問控制符進行包裝，則稱為數據封裝。訪問控制符有public、Protected、Private、Internal 4種類型。

• 多態（Polymorphism）：對象可通過傳遞不同參數實現相同的動作，這種行為我們稱之為多態。我們以真實世界為例，“開車”這個方法，對不同類型的用戶要提供不同的參數實現多態，如Car.Drive(Man), Car.Drive(Woman)等。

• 消息通信（Message Communication）：消息通信意味著通過通過消息進行class函數的調用、執行。

3 多態（Polymorphism）

在本節，我們分別用代碼片段來闡述各自類型的多態類型：函數重載、早期綁定、編譯器的多態。

先創建一個console 工程，并命名為InheritanceAndPolymorphism，然后添加類Overload.cs，再添加DisplayOverload函數。

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();

運行程序，結果如下：

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：方法名相同，參數類型和個數不同。C#中的這種方式成為重載，既我們不需要為每類函數定義不同名字的函數，僅需要改變函數參數類型和個數即可實現，這個也成為函數簽名。

用不同的返回值可以否？ 我們試試下面的代碼：

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

肯定的結果是，Visual Studio會給予如下的報錯信息：

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

從上面的結果可知：返回值不作為多態函數簽名。

我們再運行如下的代碼：

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

結果依然是報錯：

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

結論：static的可見函數修飾符不作為重載簽名。

運行下面的代碼，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) {   }

結果是如下的報錯：

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

結論：ref、out傳遞參數修飾符也不能作為重載簽名。

4 多態中Params 參數的作用

一個函數可包含如下4種類型的參數傳遞：

• 值傳遞 (pass by value)

• 引用傳遞 (Pass by reference)

• 作為output參數 (As an output parameter)

• 使用參數數組 (Using parameter arrays)

我們運行如下代碼：

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

不出意外，獲得如下報錯信息：

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();
        }
    }

運行結果如下：

Akhil
Akhil 1    
Akhil 2    
Akhil3

結論：我們通過ref引用傳遞了name的內存地址，故修改x、y的值相當于直接修改name的值，故結果運行如上。

下面這段代碼演示了params關鍵字的作用：

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();
        }
    }

運行結果如下：

Akhil 100
Mittal 100    
OOP 100    
Akhil 200

C#提供了params動態參數數組機制，非常方便的在運行時動態傳遞不同數量的同類型參數。

注：params關鍵詞僅能作為函數的最后一個參數適用。

我們再試試params關鍵字的函數簽名和非params關鍵字函數簽名的優先級順序：

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();
        }
    }

運行結果如下：

parameterArray
The two integers 200 300    
parameterArray

從運行結果看，C#非常巧妙的進行非params函數的精準匹配優先，如1個int類型\3個int類型，則用params類型匹配；2個int類型，用明確定義的函數進行匹配。

5 結論

在本節中，我們進行OOP系列的第一篇，主要說明了編譯器的多態，它也稱為早期綁定或者方法重載。同時，我們也學習C#中威力強大的params關鍵字，并用它來實現多態。

本文要點歸納如下：

• C#函數重載的簽名規則是用參數的類型和數量判斷，而不是函數的名字。

• 函數返回值不作為重載簽名。

• 修飾符不作為簽名的一部分，如static

• 同函數中，多個參數名稱要唯一

• ref、out是引用傳遞，傳遞的是參數的內存地址

• params 作為參數關鍵詞，僅能用于函數的最后一個參數

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