深入剖析C#继承机制(1)

内容导航

一、继承基础知识
二、C#的继承规则
三. 访问与隐藏基类成员
四、多级继承
五、继承与访问修饰符

　　一. 继承基础知识

　　为了提高软件模块的可复用性和可扩充性，以便提高软件的开发效率，我们总是希望能够利用前人或自己以前的开发成果，同时又希望在自己的开发过程中能够有足够的灵活性，不拘泥于复用的模块。C#这种完全面向对象的程序设计语言提供了两个重要的特性--继承性inheritance 和多态性polymorphism。

　　继承是面向对象程序设计的主要特征之一，它可以让您重用代码，可以节省程序设计的时间。继承就是在类之间建立一种相交关系，使得新定义的派生类的实例可以继承已有的基类的特征和能力，而且可以加入新的特性或者是修改已有的特性建立起类的新层次。

　　现实世界中的许多实体之间不是相互孤立的，它们往往具有共同的特征也存在内在的差别。人们可以采用层次结构来描述这些实体之间的相似之处和不同之处。


图1 类图

　　上图反映了交通工具类的派生关系。最高层的实体往往具有最一般最普遍的特征，越下层的事物越具体，并且下层包含了上层的特征。它们之间的关系是基类与派生类之间的关系。

　　为了用软件语言对现实世界中的层次结构进行模型化，面向对象的程序设计技术引入了继承的概念。一个类从另一个类派生出来时，派生类从基类那里继承特性。派生类也可以作为其它类的基类。从一个基类派生出来的多层类形成了类的层次结构。

　　注意：C#中，派生类只能从一个类中继承。这是因为，在C++中，人们在大多数情况下不需要一个从多个类中派生的类。从多个基类中派生一个类这往往会带来许多问题，从而抵消了这种灵活性带来的优势。
C#中，派生类从它的直接基类中继承成员：方法、域、属性、事件、索引指示器。除了构造函数和析构函数，派生类隐式地继承了直接基类的所有成员。看下面示例：


using System ;
class Vehicle //定义交通工具(汽车)类
{
protected int wheels ; //公有成员：轮子个数
protected float weight ; //保护成员：重量
public Vehicle( ){;}
public Vehicle(int w,float g){
wheels = w ;
weight = g ;
}
public void Speak( ){
Console.WriteLine( "交通工具的轮子个数是可以变化的! " ) ;
}
} ;
class Car:Vehicle //定义轿车类：从汽车类中继承
{
int passengers ; //私有成员：乘客数
public Car(int w , float g , int p) : base(w, g)
{
wheels = w ;
weight = g ;
passengers=p ;
}
}

　　Vehicle 作为基类，体现了"汽车"这个实体具有的公共性质：汽车都有轮子和重量。Car 类继承了Vehicle 的这些性质，并且添加了自身的特性：可以搭载乘客

二、C#中的继承符合下列规则：

　　1、继承是可传递的。如果C从B中派生，B又从A中派生，那么C不仅继承了B中声明的成员，同样也继承了A中的成员。Object 类作为所有类的基类。

　　2、派生类应当是对基类的扩展。派生类可以添加新的成员，但不能除去已经继承的成员的定义。

　　3、构造函数和析构函数不能被继承。除此以外的其它成员，不论对它们定义了怎样的访问方式，都能被继承。基类中成员的访问方式只能决定派生类能否访问它们。

　　4、派生类如果定义了与继承而来的成员同名的新成员，就可以覆盖已继承的成员。但这并不因为这派生类删除了这些成员，只是不能再访问这些成员。

　　5、类可以定义虚方法、虚属性以及虚索引指示器，它的派生类能够重载这些成员，从而实现类可以展示出多态性。

　　6、派生类只能从一个类中继承，可以通过接吕实现多重继承。

　　下面的代码是一个子类继承父类的例子：

　

using System ;
public class ParentClass
{
public ParentClass( )
{ Console.WriteLine("父类构造函数。"); }
public void print( )
{ Console.WriteLine("I''m a Parent Class。") ; }
}
public class ChildClass : ParentClass
{
public ChildClass( )
{ Console.WriteLine("子类构造函数。") ; }
public static void Main( ) {
ChildClass child = new ChildClass( ) ;
child.print( ) ;
}
}

　　程序运行输出：

　　父类构造函数。子类构造函数。I''m a Parent Class。

　　上面的一个类名为ParentClass， main函数中用到的类名为ChildClass。要做的是创建一个使用父类ParentClass现有代码的子类ChildClass。

　　1．首先必须说明ParentClass是ChildClass的基类。

　　这是通过在ChildClass类中作出如下说明来完成的："public class ChildClass : ParentClass"。在派生类标识符后面，用分号":" 来表明后面的标识符是基类。C#仅支持单一继承。因此，你只能指定一个基类。

　　2.ChildClass的功能几乎等同于ParentClass。

　　因此，也可以说ChildClass "就是" ParentClass。在ChildClass 的Main( )方法中，调用print( ) 方法的结果，就验证这一点。该子类并没有自己的print( )方法，它使用了ParentClass中的 print( )方法。在输出结果中的第三行可以得到验证。

　　3.基类在派生类初始化之前自动进行初始化。ParentClass 类的构造函数在ChildClass的构造函数之前执行

三. 访问与隐藏基类成员

　　(1) 访问基类成员

　　通过base 关键字访问基类的成员：

　　　调用基类上已被其他方法重写的方法。
　　　指定创建派生类实例时应调用的基类构造函数。
　　　基类访问只能在构造函数、实例方法或实例属性访问器中进行。
　　　从静态方法中使用 base 关键字是错误的。

　　示例:下面程序中基类 Person 和派生类 Employee 都有一个名为 Getinfo 的方法。通过使用 base 关键字，可以从派生类中调用基类上的 Getinfo 方法。

　

using System ;
public class Person
{
protected string ssn = "111-222-333-444" ;
protected string name = "张三" ;
public virtual void GetInfo() {
Console.WriteLine("姓名: {0}", name) ;
Console.WriteLine("编号: {0}", ssn) ;
}
}
class Employee: Person
{
public string id = "ABC567EFG23267" ;
public override void GetInfo() {
// 调用基类的GetInfo方法:
base.GetInfo();
Console.WriteLine("成员ID: {0}", id) ;
}
}
class TestClass {
public static void Main() {
Employee E = new Employee() ;
E.GetInfo() ;
}
}

　　程序运行输出：

　　　姓名: 张三
　　　编号: 111-222-333-444
　　　成员ID: ABC567EFG23267
　　　示例：派生类同基类进行通信。


using System ;
public class Parent
{
string parentString;
public Parent( )
{ Console.WriteLine("Parent Constructor.") ; }
public Parent(string myString) {
parentString = myString;
Console.WriteLine(parentString) ;
}
public void print( )
{ Console.WriteLine("I''m a Parent Class.") ; }
}
public class Child : Parent
{
public Child( ) : base("From Derived")
{ Console.WriteLine("Child Constructor.") ; }
public void print( ) {
base.print( ) ;
Console.WriteLine("I''m a Child Class.") ;
}
public static void Main( ) {
Child child = new Child( ) ;
child.print( ) ;
((Parent)child).print( ) ;
}
}

　　程序运行输出：

From Derived
Child Constructor.
I''m a Parent Class.
I''m a Child Class.
I''m a Parent Class.

　　说明:

　　1.派生类在初始化的过程中可以同基类进行通信。

　　上面代码演示了在子类的构造函数定义中是如何实现同基类通信的。分号":"和关键字base用来调用带有相应参数的基类的构造函数。输出结果中，第一行表明：基类的构造函数最先被调用，其实在参数是字符串"From Derived"。

　　2.有时，对于基类已有定义的方法，打算重新定义自己的实现。

　　Child类可以自己重新定义print( )方法的实现。Child的print( )方法覆盖了Parent中的 print 方法。结果是：除非经过特别指明，Parent类中的print方法不会被调用。

　　3.在Child类的 print( ) 方法中，我们特别指明：调用的是Parent类中的 print( ) 方法。

　　方法名前面为"base"，一旦使用"base"关键字之后，你就可以访问基类的具有公有或者保护权限的成员。 Child类中的print( )方法的执行结果出现上面的第三行和第四行。

　　4.访问基类成员的另外一种方法是：通过显式类型转换。

　　在Child类的Main( )方法中的最后一条语句就是这么做的。记住：派生类是其基类的特例。这个事实告诉我们：可以在派生类中进行数据类型的转换，使其成为基类的一个实例。上面代码的最后一行实际上执行了Parent类中的 print( )方法

2) 隐藏基类成员

　　想想看，如果所有的类都可以被继承，继承的滥用会带来什么后果？类的层次结构体系将变得十分庞，大类之间的关系杂乱无章，对类的理解和使用都会变得十分困难。有时候，我们并不希望自己编写的类被继承。另一些时候，有的类已经没有再被继承的必要。C#提出了一个密封类（sealed class）的概念，帮助开发人员来解决这一问题。

　　密封类在声明中使用sealed 修饰符，这样就可以防止该类被其它类继承。如果试图将一个密封类作为其它类的基类，C#将提示出错。理所当然，密封类不能同时又是抽象类，因为抽象总是希望被继承的。

　　在哪些场合下使用密封类呢？密封类可以阻止其它程序员在无意中继承该类。而且密封类可以起到运行时优化的效果。实际上，密封类中不可能有派生类。如果密封类实例中存在虚成员函数，该成员函数可以转化为非虚的，函数修饰符virtual 不再生效。

　　让我们看下面的例子：

　

bstract class A
{
public abstract void F( ) ;
}
sealed class B: A
{
public override void F( )
{ // F 的具体实现代码 }
}

　　如果我们尝试写下面的代码

class C: B{ }

　　C#会指出这个错误，告诉你B 是一个密封类，不能试图从B 中派生任何类。

　　(3) 密封方法

　　我们已经知道，使用密封类可以防止对类的继承。C#还提出了密封方法（sealedmethod） 的概念，以防止在方法所在类的派生类中对该方法的重载。对方法可以使用sealed 修饰符，这时我们称该方法是一个密封方法。

　　不是类的每个成员方法都可以作为密封方法密封方法，必须对基类的虚方法进行重载，提供具体的实现方法。所以，在方法的声明中，sealed 修饰符总是和override 修饰符同时使用。请看下面的例子代码：


using System ;
class A
{
public virtual void F( )
{ Console.WriteLine("A.F") ; }
public virtual void G( )
{ Console.WriteLine("A.G") ; }
}
class B: A
{
sealed override public void F( )
{ Console.WriteLine("B.F") ; }
override public void G( )
{ Console.WriteLine("B.G") ; }
}
class C: B
{
override public void G( )
{ Console.WriteLine("C.G") ; }
}

　　类B 对基类A 中的两个虚方法均进行了重载,其中F 方法使用了sealed 修饰符，成为一个密封方法。G 方法不是密封方法，所以在B 的派生类C 中，可以重载方法G，但不能重载方法F。

　　(4) 使用 new 修饰符隐藏基类成员

　　使用 new 修饰符可以显式隐藏从基类继承的成员。若要隐藏继承的成员，请使用相同名称在派生类中声明该成员，并用 new 修饰符修饰它。

　　请看下面的类：


public class MyBase
{
public int x ;
public void MyVoke() ;
}

　　在派生类中用 MyVoke名称声明成员会隐藏基类中的 MyVoke方法，即：


public class MyDerived : MyBase
{ new public void MyVoke (); }

　　但是，因为字段 x 不是通过类似名隐藏的，所以不会影响该字段。

　　通过继承隐藏名称采用下列形式之一：

　　 a、引入类或结构中的常数、指定、属性或类型隐藏具有相同名称的所有基类成员。

　　 b、引入类或结构中的方法隐藏基类中具有相同名称的属性、字段和类型。同时也隐藏具有相同签名的所有基类方法。

　　 c、引入类或结构中的索引器将隐藏具有相同名称的所有基类索引器。

　　注意：在同一成员上同时使用 new 和 override 是错误的。同时使用 new 和 virtual 可保证一个新的专用化点。在不隐藏继承成员的声明中使用 new 修饰符将发出警告。

　　示例1:在该例中，基类 MyBaseC 和派生类 MyDerivedC 使用相同的字段名 x，从而隐藏了继承字段的值。该例说明了 new 修饰符的使用。同时也说明了如何使用完全限定名访问基类的隐藏成员。


using System ;
public class MyBase
{
public static int x = 55 ;
public static int y = 22 ;
}
public class MyDerived : MyBase
{
new public static int x = 100; // 利用new 隐藏基类的x
public static void Main()
{
// 打印x:
Console.WriteLine(x);
//访问隐藏基类的 x:
Console.WriteLine(MyBase.x);
//打印不隐藏的y:
Console.WriteLine(y);
}
}

　　输出: 100 55 22

　　如果移除 new 修饰符，程序将继续编译和运行，但您会收到以下警告：

The keyword new is required on ''MyDerivedC.x'' because it hides inherited member ''MyBaseC.x''.

　　如果嵌套类型正在隐藏另一种类型，如下例所示，也可以使用 new 修饰符修改此嵌套类型