C# 多态

介绍

多态（Polymorphism）是面向对象编程（OOP）的四大基本特性之一，其他三个分别是封装、继承和抽象。多态允许我们以统一的方式处理不同类型的对象，从而提高代码的灵活性和可扩展性。在 C# 中，多态主要通过继承和方法重写来实现。

简单来说，多态意味着“一个接口，多种实现”。它允许子类重写父类的方法，从而在运行时根据对象的实际类型调用相应的方法。

多态的类型

在 C# 中，多态主要分为两种类型：

编译时多态（静态多态）：通过方法重载实现。
运行时多态（动态多态）：通过方法重写和虚方法实现。

本文将重点介绍运行时多态。

运行时多态：方法重写

运行时多态是通过方法重写（Override）实现的。在 C# 中，我们可以使用 virtual 关键字在父类中定义一个虚方法，然后在子类中使用 override 关键字重写该方法。

示例代码

csharp
using System;

class Animal
{
    public virtual void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("The animal makes a sound");
    }
}

class Dog : Animal
{
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("The dog barks");
    }
}

class Cat : Animal
{
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("The cat meows");
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Animal myAnimal = new Animal();  // 创建一个 Animal 对象
        Animal myDog = new Dog();        // 创建一个 Dog 对象
        Animal myCat = new Cat();        // 创建一个 Cat 对象

        myAnimal.MakeSound();  // 输出: The animal makes a sound
        myDog.MakeSound();     // 输出: The dog barks
        myCat.MakeSound();     // 输出: The cat meows
    }
}

代码解释

父类 Animal：定义了一个虚方法 MakeSound，使用 virtual 关键字标记。
子类 Dog 和 Cat：分别重写了 MakeSound 方法，使用 override 关键字。
Main 方法：创建了 Animal、Dog 和 Cat 的对象，并调用它们的 MakeSound 方法。

备注

注意：尽管 myDog 和 myCat 的类型是 Animal，但在运行时，它们调用的是子类中重写的方法。这就是多态的体现。

多态的实际应用场景

多态在实际开发中有广泛的应用，尤其是在需要处理多种相似但不同的对象时。以下是一个实际案例：

案例：图形绘制

假设我们正在开发一个图形绘制程序，需要支持多种图形（如圆形、矩形、三角形）的绘制。我们可以使用多态来实现统一的绘制接口。

csharp
using System;

class Shape
{
    public virtual void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a shape");
    }
}

class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a circle");
    }
}

class Rectangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a rectangle");
    }
}

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Shape[] shapes = new Shape[3];
        shapes[0] = new Circle();
        shapes[1] = new Rectangle();
        shapes[2] = new Shape();

        foreach (Shape shape in shapes)
        {
            shape.Draw();
        }
    }
}

输出

Drawing a circle
Drawing a rectangle
Drawing a shape

解释

我们定义了一个 Shape 类，并在其中声明了一个虚方法 Draw。
Circle 和 Rectangle 类分别重写了 Draw 方法。
在 Main 方法中，我们创建了一个 Shape 数组，并将不同类型的图形对象存储在其中。
通过遍历数组并调用 Draw 方法，程序会根据对象的实际类型调用相应的重写方法。

提示

多态使得我们可以轻松扩展程序。例如，如果需要添加一个新的图形（如三角形），只需创建一个新的子类并重写 Draw 方法，而无需修改现有的代码。

总结

多态是面向对象编程中非常重要的概念，它允许我们以统一的方式处理不同类型的对象，从而提高代码的灵活性和可维护性。在 C# 中，多态主要通过虚方法和重写方法实现。

关键点

使用 virtual 关键字定义虚方法。
使用 override 关键字在子类中重写方法。
多态使得代码更具扩展性和可维护性。

附加资源与练习

练习

创建一个 Vehicle 类，并定义虚方法 Drive。然后创建 Car 和 Bike 类，分别重写 Drive 方法。
扩展图形绘制的案例，添加一个新的图形（如三角形），并实现其 Draw 方法。

进一步学习

了解 C# 中的抽象类和接口，它们也是实现多态的重要工具。
探索 C# 中的方法重载（编译时多态）。

通过掌握多态，你将能够编写更加灵活和强大的面向对象程序。继续加油！

介绍​

多态的类型​

运行时多态：方法重写​

示例代码​

代码解释​

多态的实际应用场景​

案例：图形绘制​

输出​

解释​

总结​

关键点​

附加资源与练习​

练习​

进一步学习​

介绍