Курс по програмиране на C# 2013 - 8. Полиморфизъм....

2013Copyright © 2013 DAVID Holding Company

Курс по програмиране на C#

Занятие №8Полиморфизъм.

Абстракция.Шаблони. Вградени

колекции

Copyright © 2013 DAVID Holding CompanyCopyright © 2013 DAVID Holding Company

Съдържание 1/1

• Полиморфизъм• Презаписване на членове• Предефиниране на членове• Абстракни класове и членове• Интерфейси• Шаблони• Вградени колекции


Къде е грешката в кода?class Animal{ public string Species { get; private set; }

public Animal(string species) { Species = species; }}

class Lizard : Animal{ public Lizard(string species) { Species = species; }}


Къде е грешката в кода?class Person{ private string _name;

public string Name { get { return _name; } set { } }}

class Program{ static void Main(string[] args) { Person person = new Person(); Console.WriteLine("Въведете име на човек: "); person.Name = Console.ReadLine();

Console.ReadLine(); }}


Какво ще се случи?class Person{ public string Name { get; set; }

public void InputFromConsole() { Console.WriteLine("Въведете име на човек: "); Name = Console.ReadLine(); }}

class Program{ static void Main(string[] args) { try { Person[] persons = new Person[5]; for (int i = 0; i < persons.Length; i++) persons[i].InputFromConsole(); } catch (IndexOutOfRangeException ex) { Console.WriteLine("Възникна IndexOutOfRangeException."); } catch (IOException ex) { Console.WriteLine("Възникна IOException."); } Console.ReadLine(); }}


Полиморфизъм

• Какво е „полиморфизъм“?– Третият основен принцип на ООП– Множественост на формите (многообразие)– Един член има няколко различни форми или

поведения– Сходната функционалност се обединява по

подходящ начин– Гъвкав и лесен за поддръжка програмен код


Полиморфизъм

• Полиморфизъм в C#– Презаписване на членове– Предефиниране на членове– Абстрактни класове и членове– Интерфейси– Шаблони


Презаписване на членове

• Какво е „презаписване“ на членове (overloading)?– Деклариране на повече от един член с

еднакви наименования– Различни по брой или тип параметри– Методи, конструктори, индексатори,

оператори– Компилаторът открива най-подходящият член,

който да бъде изпълнен, според подадените аргументи


Презаписване на членовеclass Dog{ public Dog(string name) : this(name, 4) { }

public Dog(string name, int legsCount) { Name = name; LegsCount = legsCount; }

public string Name { get; set; }

public int LegsCount { get; set; }

public void BarkAt(string someone) { Console.WriteLine("{0} barks at {1}.", Name, someone); }

public void BarkAt(Dog otherDog) { Console.WriteLine("{0} barks at {1}.", Name, otherDog.Name); }}


Презаписване на членовеclass Dogs{ private readonly Dog[] _dogs = new Dog[50];

public Dog this[int index] { get { return _dogs[index]; } set { _dogs[index] = value; } }

public Dog this[string name] { get { foreach (Dog dog in _dogs) { if (dog != null && dog.Name == name) return dog; } return null; } }}



• Използване на презаписани членове– Компилаторът търси член с подходящи

параметри– Броят на параметрите трябва да съвпада с

броя на аргументите– Предимство се дава на член с параметри,

чиито типове съвпадат с тези на аргументите– Неявно превръщане на типовете на

аргументите (upcasting и implicit typecasting)– Ако има няколко възможни члена с еднакъв

приоритет, компилаторът предизвиква грешка



• Приложение на презаписването на членове– Прилагане на сходна функционалност върху

различни типове данни– Прави кода по-четим, тъй като сходните

операции имат еднакви имена– Да не се злоупотребява: прилага се, когато

поведението е еднотипно и типът на резултата е един и същи


Предефиниране на членове

• Какво е „предефиниране“ на членове (overriding)?– Променяне на поведението на член в наследен

клас– Всеки клас от йерархията може да опише

различни операции за членове с еднакви наименования и параметри

– Операциите, които ще бъдат изпълнени, зависят от истинския тип на обекта, не от типа на рефернцията към него

– Само виртуални членове могат да бъдат предефинирани



• Какво е „виртуален член“?– Член, който може да бъде предефиниран в

наследен клас– Нестатични методи, свойства, индексатори– Членовете по подразбиране са невиртуални



• При невиртуалните членове операциите, които ще бъдат изпълнени, се определят от типа на референцията, чийто член се изпълнява

• При виртуалните членове операциите, които ще бъдат изпълнени, се определят от истинския тип на обекта в паметта, чийто член се изпълнява



• Деклариране на виртуални членове– Ключова дума virtual преди декларацията на

члена (след модификатора за достъп)

class Animal{ public virtual void MakeSound() { Console.WriteLine("..."); }}



• Деклариране на предефинирани членове– Ключова дума override преди декларацията

на члена (след модификатора за достъп)– В родителски клас нагоре по йерархията

трябва да бъде деклариран виртуален член със същите наименование, тип и параметри и видимост

– Не е задъжлително всички виртуални членове да бъдат предефинирани във всеки наследен клас


Предефиниране на членовеclass Dog : Animal{ public override void MakeSound() { Console.WriteLine("Woof woof!"); }}

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

class Fish : Animal{

}



• Използване на виртуални и предефинирани членове– Синтактично не се различава от използването

на невиртуални членове– Поведението може да бъде различно

Animal animal = new Cat();animal.MakeSound();



• Преизползване на родителския член– Ключовата дума base, следвана от

оператора . и наименованието на члена (заедно с аргументи, ако са нужни)

– Възможно е да бъде достъпен и друг член на родителския клас по същия начин


Предефиниране на членовеclass Book{ public string Name { get; set; }

public string Author { get; set; }

public virtual void ReadFromConsole() { Console.Write("Input name: "); Name = Console.ReadLine(); Console.Write("Input author: "); Author = Console.ReadLine(); }}

class ScientificBook : Book{ public string ScientificField { get; set; }

public override void ReadFromConsole() { base.ReadFromConsole();

Console.Write("Input scientific field: "); ScientificField = Console.ReadLine(); }}



• Методът ToString()– Виртуален метод на класа object– Връща представяне на обекта в символен низ– Използва се от string.Format(...) и Console.Write(...)

– Реализацията в класа object връща пълното име на типа данни на обекта

– Може да бъде предефиниран във всеки клас, за да връща смислен низ



class Book{ public string Name { get; set; }

public string Author { get; set; }

public override string ToString() { return string.Format("{0} by {1}", Name, Author); }}



• Приложение на предефинирането на членове– Често се налага една и съща „формална“

операция да се реализира по различен начин вътрешно в различни класове

– Гъвкавост на вътрешната реализация– Разширяемост на членовете на родителските

класове– Избягване на превръщания надолу по

йерархията (downcasting)


Абстрактни класове и членове

• Какво е „абстрактен клас“?– Не може да бъде инстанциран директно– Служи за деклариране на членове, които са

общи за класовете от йерархията– Не се ангажира с пълната реализация на

поведението им– Използва се като събирателен тип данни в

променливи, параметри и изрази



• Деклариране на абстрактни класове– Ключова дума abstract преди декларацията

на класа (но след модификатора за достъп)– Разрешено е декларирането на абстрактни

членове в тялото на класа

abstract class Animal{

}



• Какво е „абстрактен член“?– Виртуален член на клас– Няма декларирана реализация– Класът задължително трябва да бъде

маркиран като абстрактен– Ако наследен клас не предефинира всички

абстрактни членове, той също трябва да бъде маркиран като абстрактен



• Деклариране на абстрактни членове– Ключова дума abstract преди декларацията

(но след модификатора за достъп)– Блоковете с операции се заместват с точка и

запетая– Въпреки че всички абстрактни членове са

виртуални, не се използва ключовата дума virtual


Абстрактни класове и членовеabstract class Animal{ public abstract void MakeSound();}

class Dog : Animal{ public override void MakeSound() { Console.WriteLine("Woof woof!"); }}

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

class Fish : Animal{ public override void MakeSound() { throw new NotSupportedException("Fish don't make sounds."); }}



• Използване на абстрактни класове– Не могат да бъдат инстанцирани пряко– Могат да бъдат използвани за типове данни

на променливи

Animal animal = new Cat();animal.MakeSound();



• Приложение на абстрактните класове и членове– Позволяват създаването на общи звена от

йерархията, които не могат да реализират по смислен начин част от поведението си (или цялото си поведение)

– Предотвратяват инстанцирането на обекти от междинни класове, които не са предвидени за самостоятелна употреба


Интерфейси

• Какво е „интерфейс“?– Тип данни– Сходен с напълно абстрактен клас без полета– Декларира членове, но не описва

реализацията им– Всички членове са с публична видимост– Може да наследява (разширява) един или

повече други интерфейси– Всеки клас може да имплементира един или

повече интерфейси, като предостави реализации на членовете им



• Деклариране на интерфейси– Сходно с декларирането а класове– Ключова дума interface– Наименование – идентификатор в Pascal case с

представка I– Тяло – блок с декларации на членове

• Методи, свойства, индексатори• Блоковете с реализацията им се заместват с точка и

запетая• Не се прилагат модификатори за достъп – всички

членове са с публична видимост



interface IVocalizingObject{ void MakeSound();}

interface INamedObject{ string Name { get; }}



• Между наименованието на интерфейса и тялото му може да се постави двоеточие, следвано от списък от наименованията на интерфейсите, които наследява (разширява)

interface IPet : INamedObject{ int Age { get; }}



• Имплементиране на интерфейси– В декларацията на клас, между

наименованието и тялото му се изброяват наименованията на интерфейсите, които класът имплементира

– В случай, че е указан родителски клас на класа, наименованията на интерфейсите задължително се изброяват след него

– За всички членове на имплементираните интерфейси в тялото на класа трябва да се декларират членове със съответните типове данни, наименования и параметри и с публична видимост

– Казваме, че членовете на класа имплементират членовете на интерфейсите



• Имплементиране на интерфейси– Възможно е членовете да бъдат виртуални

или дори абстрактни– Възможно е членове на родителските класове

автоматично да имплементират членове на интерфейсите, ако имат необходимите типове данни, наименования, параметри и видимост


Интерфейсиabstract class Animal : IVocalizingObject{ public int Age { get; set; }

public abstract void MakeSound();}

class Dog : Animal, IPet{ public string Name { get; set; }

public override void MakeSound() { Console.WriteLine("Woof woof!"); }}

class Cat : Animal, IPet{ public string Name { get; set; }

public override void MakeSound() { Console.WriteLine("Meow."); }}



• Използване на интерфейси– Не могат да бъдат инстанцирани пряко– Могат да бъдат използвани за типове данни

на променливи, за да се достъпят членовете им

IVocalizingObject vocalizingObject = new Cat();vocalizingObject.MakeSound();



• Приложение на интерфейсите– Описване на чист „договор“ между обект,

който реализира някакво поведение, и външния код, който го използва

– Всеки клас може да наследи само един родителски клас, но да имплементира много интерфейси

– Сложни йерархии от класове с повече от една групи характеристики и функционалности, реализирани чрез интерфейси



• Интерфейсът System.IDisposable– Служи за освобождаване на заети ресурси в

момент, определен от програмиста– Garbage Collector унищожава свободните

обекти в неопределен момент във времето– Единствен метод void Dispose()

FileStream stream = File.OpenRead(@"C:\File.txt");try{ // Операции}finally{ stream.Dispose();}



• Блокът using– Служи за автоматично изпълнение на Dispose()

– Ключова дума using– Заграден в скоби израз, който имплементира System.IDisposable

– Блок от операции

using (FileStream stream = File.OpenRead(@"C:\File.txt")){ // Операции}



• Интерфейсът System.Collections.IEnumerable– Служи за последователно изброяване

елементите на колекция– Конструкцията foreach може да се приложи

върху всички обекти, които го имплементират

IEnumerable enumerable = new int[10];foreach (int item in enumerable){ // Операции}


Шаблони

• Какво е „шаблонен тип“ (generic type)?– Клас, структура или интерфейс– При декларирането му са посочени един или

повече типови параметри– Типовите параметри заместват реални типове

в декларацията на типа и членовете му– Не може да се използва пряко като тип данни– Създават „шаблонни инстанции“, като

типовите параметри се заместят с истински типове данни


Шаблони

• Деклариране на шаблонни типове– След наименованието на типа в ъглови скоби

се поставя списък от типови параметри– Типов параметър е идентификатор; по

конвенция или еднобуквен – например T, U, V – или записан в Pascal case с представка T

– Типовите параметри могат да се поставят вместо истински типове данни в декларацията на типа


Шаблони

class Expression<T>{ public T GetValue() { // Операции }}

class BinaryTreeNode<T>{ public T Value { get; set; }

public BinaryTreeNode<T> Left { get; set; }

public BinaryTreeNode<T> Right { get; set; }}


Шаблони

• Използване на шаблонни типове– От шаблонните типове се създават шаблонни

инстанции, като след наимнованието им се поставя в ъглови скоби списък от типове данни, които да заместят типовите им параметри

BinaryTreeNode<int> node = new BinaryTreeNode<int>();node.Value = 3;


Шаблони

• Използване на шаблонни типове– Възможно е влагане на шаблонни типове

данни

BinaryTreeNode<Expression<bool>> expressionNode = new BinaryTreeNode<Expression<bool>>();


Шаблони

• Ограничения на типовите параметри– Налагат ограничения върху допустимите

типове данни, които да бъдат използвани за създаването на шаблонна инстанция

– Позволяват използването на съответните за ограничението членове или оператори върху данните от този тип

– Поставят се непосредствено преди тялото на типа

– Ключова дума where– Типов параметър– Двоеточие– Списък с ограничения


Шаблони

• Ограничения на типовите параметри– Да е референтен тип данни – ключова дума class

– Да не е референтен тип данни – ключова дума struct

– Да има конструктор без параметри – new()– Да наследява родителски клас – наименование

на родителския клас– Да имплементира интерфейс – наименование

на интерфейса– Да наследява или имплементира друг типов

параметър – наименование на типовия параметър


Шаблони

class BinaryTreeNode<T> where T : class{ public T Value { get; set; }

public BinaryTreeNode<T> Left { get; set; }

public BinaryTreeNode<T> Right { get; set; }}


Шаблони

• Приложения на шаблонните типове– Строго типизирани структури от данни, които

се ползват за различни типове на съхраняваните данни; например речници, дървета, стекове, опашки, списъци, множества и т.н.

– Строго типизирани алгоритми, които работят за различни типове на данните; например сортиране, отсяване на елементи, обработка на данни


Шаблони

• Какво е „шаблонен метод“ (generic method)?– Сходен с шаблонен тип– При декларирането му са посочени един или

повече типови параметри– Типовите параметри заместват истински

типове данни в декларацията му– При изпълнението му се указват конкретни

типове данни, с които да бъдат заместени типовите параметри

– Възможно е да бъдат наложени ограничения на типовите параметри


Шаблони

• Деклариране на шаблонни методи– След наименованието на метода в ъглови

скоби се поставя списък от типови параметри– Между списъка от параметри на метода и

тялото му могат да бъдат поставени ограничения на типовите параметри

public static void BubbleSort<T>(T[] array) where T : IComparable{ // Операции}


Шаблони

• Използване на шаблонни методи– Между наименованието и списъка с аргументи

на метода в ъглови скоби се поставят типове данни, с които да бъдат заместени типовите параметри

int[] numbers = new int[10];BubbleSort<int>(numbers);

– Възможно е ъгловите скоби да се пропуснат, ако компилаторът може да определи типовете, с които са заместени типовите параметри автоматично

int[] numbers = new int[10];BubbleSort(numbers);


Шаблони

• Приложение на шаблонните методи– Реализиране на строго типизирани алгоритми,

които работят за различни типове на данните; например сортиране, отсяване на елементи, обработка на данни


Вградени колекции

• Пространсвото от имена System.Collections.Generic– Интерфейсът IEnumerable<T>– Интерфейсът ICollection<T>– Интерфейсът IList<T>– Интерфейсът IDictionary<TKey, TValue>


Вградени колекции

• Вградени имплементации на колекции– Класът List<T>– Класът LinkedList<T>– Класът Stack<T>– Класът Queue<T>– Класът HashSet<T>– Класът Dictionary<TKey, TValue>


Въпроси?


Благодаря!

• Александър Далемски– [email protected]– [email protected]– Skype: musasho– https://www.facebook.com/adalemski

• ДАВИД академия– [email protected]– http://acad.david.bg/– @david_academy– https://www.facebook.com/groups/david.academy/

mailto:[email protected]



https://www.facebook.com/adalemski


http://acad.david.bg/

https://twitter.com/david_academy

https://twitter.com/david_academy

https://www.facebook.com/groups/david.academy/

https://www.facebook.com/groups/david.academy/

Курс по програмиране на C# 2013 - 8. Полиморфизъм....

Education

Transcript of Курс по програмиране на C# 2013 - 8. Полиморфизъм....