Post on 15-Apr-2017
1
3. Наследование и полиморфизм
() Владислав Лавров, vlavrov.com
Объектно-ориентированное программирование
2
Наследование — возможность создавать новые определения классов
на основе существующих.
Класс, который наследуется, называется базовым, а класс, который наследует, —
производным.
Производный класс представляет собой специализированный вариант базового класса.
Он наследует все переменные, методы и свойства, определяемые в базовом классе,
добавляя к ним свои собственные элементы.
Главное преимущество наследования — как только будет создан базовый класс, в
котором определены общие для множества объектов атрибуты, он может быть
использован для создания любого числа более конкретных производных классов. А в
каждом производном классе может быть точно выстроена своя собственная
классификация.
3.1. Основы наследования
() Владислав Лавров, vlavrov.com
3
• Классическое, по типу «быть» («is-a»).
Основная идея – производные классы должны получать
функциональность от базового класса-предка и дополнять
ее новыми возможностями.
• Делегирование, по типу «иметь» («has-a»).
Назначение – объединить в производном классе для
взаимодействия друг с другом несколько независимых
классов.
3.2. Виды наследования
() Владислав Лавров, vlavrov.com
4
Классическое наследование по типу «быть» («is-a»)
Пример. Теплопередача через многослойную огнеупорную стенку
q
a раб a
окр
окрt
рабt
q
S1
l1tпов.раб.
tпов.окр
t1-2
S2
l2
рабt
a раб
a окр
окрt
l1, l2
S1, S2
Rраб
q
Rcт1, Rcт2
Rокр
Расчет тепловых сопротивлений, температуры на границе слоев и
плотности теплового потока t1-2
Огнеупорный слой – это часть огнеупорной стенки
() Владислав Лавров, vlavrov.com
5
Базовый класс
Производный класс
() Владислав Лавров, vlavrov.com
6
Классическое наследование по типу «быть» («is-a»)
Базовый класс
Производный класс
Огнеупорный слой (LayerFlux) – это часть огнеупорной стенки (Wall)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
7
Реализация классического наследования по типу «быть» («is-a»)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
8
Пример реализации перегруженного метода в производном классе
() Владислав Лавров, vlavrov.com
9
Наследование по типу «иметь» («has-a»)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
10
Пример реализации наследования по типу «иметь» («has-a»)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
11
3.3. Организация защищенного доступа
Защищенный член создается с помощью модификатора доступа protected.
Используя модификатор доступа protected, можно создать члены класса,
являющиеся закрытыми для своего класса, но все же наследуемыми и
доступными для производного класса.
Mодификатор доступа protected следует применять в том случае, если
требуется создать член класса, доступный для всей иерархии классов, но
для остального кода он должен быть закрытым.
Для управления доступом к значению члена класса лучше воспользоваться
свойством.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
12
Пример реализации защищенного доступа
Используем в наследуемом классе защищенные члены базового класса
() Владислав Лавров, vlavrov.com
13
3.4. Ключевое слово sealed
Ключевое слово sealed исключает наследование.
Если класс помечен как sealed (запечатанный), компилятор не позволяет
наследовать от него.
Наследовать ClassA нельзя, т.к. он помечен как sealed
() Владислав Лавров, vlavrov.com
14
Необходимость использования sealed
1. Класс или метод обеспечивает внутренние действия библиотеки,
класса или других разрабатываемых классов, поэтому любая
попытка переопределить некоторую его функциональность
приведет к нестабильности кода.
2. Коммерческие соображения, чтобы предотвратить использование
классов способом, противоречащим лицензионным соглашениям.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
15
3.5. Конструкторы и наследование
Вопрос: Какой конструктор отвечает за построение объекта производного класса: конструктор базового класса, конструктор производного класса или же оба?
Ответ: Конструктор базового класса конструирует базовую часть объекта, а конструктор производного – производную часть этого объекта.
Используется ключевое слово base:
• во-первых, для вызова конструктора базового класса;
• во-вторых, для доступа к члену базового класса, скрывающегося за членом производного класса.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
16
Пример использования ключевого слова base
Вывод в консоль:«Координаты объекта: 1, 4, 5»
Вывод в консоль:«Новые координаты объекта: 10, 40, 50»
В конструкторе производного класса использовано слово base.
Поэтому будет вызван конструктор базового класса MyClass
() Владислав Лавров, vlavrov.com
17
Пример Иерархия классов сотрудников
Производный классSalesPerson (Продавец)
Введено новое свойствоNumberOfSales (Число продаж)
Базовый класс Employee (Работник)
Производный классManagerPerson (Менеджер)
Введено новое свойствоNumberOfOptions (Число опционов)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
18
Пример Определение производных классов сотрудников в классическом варианте
() Владислав Лавров, vlavrov.com
19
Пример Проверяем новую функциональность производных классов
У продавца новое свойство – NumberOfSales (Число продаж)
У менеджера новое свойство – NumberOfOptions (Число опционов)
() Владислав Лавров, vlavrov.com
20
Пример Более эффективно определение производных классов с помощью ключевого слова base
() Владислав Лавров, vlavrov.com
21
Принципы действия ключевого слова base
• Когда в производном классе указывается ключевое слово base, то
вызывается конструктор из его непосредственного базового класса.
• Ключевое слово base всегда обращается к базовому классу, стоящему в
иерархии непосредственно над вызывающим классом.
• Аргументы передаются базовому конструктору в качестве аргументов
метода base (аргументы).
• Если же ключевое слово отсутствует, то автоматически вызывается
конструктор, используемый в базовом классе по умолчанию.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
22
Полиморфизм предоставляет подклассу способ определения собственной
версии метода, определенного в его базовом классе, с использованием
процесса, который называется переопределением метода (method overriding).
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.
Вариант выполняемого виртуального метода выбирается по типу объекта,
а не по типу ссылки на этот объект.
3.6. Поддержка полиморфизма в C#. Виртуальные методы и свойства
() Владислав Лавров, vlavrov.com
23
Пример Улучшить систему бонусов у продавцов и менеджеров
В базовом классе Employee методы GiveBonus и DisplayStats сделаем виртуальными
() Владислав Лавров, vlavrov.com
24
Пример Для Продавца в производном классе переопределим расчет бонусов по новому алгоритму в зависимости от количества продаж
() Владислав Лавров, vlavrov.com
25
Пример Для Менеджера в производном классе переопределим расчет бонусов: кроме денег он получит дополнительные опционы на акции
() Владислав Лавров, vlavrov.com
26
Пример Проверяем новую функциональность производных классов
Переопределим метод DisplayStats() в классе ManagerPerson
Переопределим метод DisplayStats() в классе SalesPerson
() Владислав Лавров, vlavrov.com
27
Абстрактный класс — это базовый класс, который не предполагает создания
экземпляров через вызов конструктора напрямую, но экземпляр
абстрактного класса создается неявно при построении экземпляра
производного конкретного класса.
Для объявление используется ключевой слово abstract.
Ключевое слово abstract может использоваться с классами, методами,
свойствами, индексаторами и событиями.
3.7. Абстрактные классы
() Владислав Лавров, vlavrov.com
28
Пример Использование абстрактного класса
………
………
В производном классе методы GiveBonus(…) и DisplayStats() обязательно надо переопределить
В базовом классе методы GiveBonus(…) и DisplayStats() объявлены как абстрактные. В наследуемых классах их обязательно надо переопределить
Класс Employee объявлен как абстрактный.Экземпляров создать нельзя.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
29
Возможности и ограничения абстрактных классов:
• Экземпляр абстрактного класса создать нельзя через вызов конструктора
напрямую, но экземпляр абстрактного класса создается неявно при
построении экземпляра производного конкретного класса.
• Абстрактные классы могут содержать как абстрактные, так и не
абстрактные члены.
• Неабстрактный (конкретный) класс, являющийся производным от
абстрактного, должен содержать фактические реализации всех
наследуемых абстрактных членов.
Абстрактные классы
() Владислав Лавров, vlavrov.com
30
Возможности абстрактных методов:
• Абстрактный метод является неявным виртуальным методом.
• Создание абстрактных методов допускается только в абстрактных классах.
• Тело абстрактного метода отсутствует; создание метода просто
заканчивается двоеточием, а после сигнатуры ставить фигурные скобки ({ })
не нужно.
• Реализация предоставляется методом переопределения override, который
является членом неабстрактного класса.
Абстрактные методы
() Владислав Лавров, vlavrov.com
31
3.8. Принудительный полиморфизм: абстрактные методы
Пример Иерархия классов геометрических фигур
() Владислав Лавров, vlavrov.com
32
Пример Реализация базового класса геометрических фигур
Класс Shape объявлен как абстрактный, поэтому создание объектов (экземпляров) класса Shape запрещено.
На его основе могут быть созданы конкретные фигуры
() Владислав Лавров, vlavrov.com
33
Пример Реализация производных классов геометрических фигур
В классе Circle метод Draw() не
замещен, поэтому он будет
перенаправлен к его реализации в
базовом классе Shape
В классе Hexagon метод Draw()
замещен, поэтому он будет
реализован в производном
() Владислав Лавров, vlavrov.com
34
Пример Вывод реализации в консоль
() Владислав Лавров, vlavrov.com
35
Пример Чтобы гарантировать, что каждый производный класс обязательно заместил метод Draw(), надо объявить его абстрактным в базовом классе Shape
() Владислав Лавров, vlavrov.com
36
Пример В производном классе Circle метод Draw() теперь обязательно надо заместить
() Владислав Лавров, vlavrov.com
37
Пример
Вывод реализации в консоль.
Теперь всегда известно кто создал фигуры, поскольку конкретная
реализация метода будет выбрана автоматически в зависимости от
того, для объекта какого класса был вызван этот метод.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
38
Пример Новая иерархия классов геометрических фигур: добавлен Oval (Эллипс)
3.9. Контроль версий членов класса: сокрытие методов
() Владислав Лавров, vlavrov.com
39
Пример Реализация класса Oval с уникальной логикой метода Draw()
Чтобы реализовать полностью новый метод Draw(), отличный от метода
Circle.Draw(), при объявлении метода надо использовать ключевое слово new
() Владислав Лавров, vlavrov.com
40
Пример
Проверим реализацию класса Oval с уникальной логикой метода Draw()
() Владислав Лавров, vlavrov.com
41
Пример
Если надо, то можно для объекта класса Oval вызвать реализацию метода
Draw() из базового класса.
Это можно сделать – с помощью явного приведения типов.
() Владислав Лавров, vlavrov.com
42
Когда использовать сокрытие метода?
Применяется в тех ситуациях, когда необходимо произвести
класс от базового класса, определенного в другой сборке NET.
Если метод в другой сборке несовместим с нашей
реализацией, то в производном классе надо сделать нашу
собственную реализацию метода с ключевым словом new.
() Владислав Лавров, vlavrov.com