继承是 OOP 最重要的特性之一。任何类都可以从另一个类中继承,这就是说,这个类拥有它继承的类的所有成员。在 OOP 中,被继承(也称为派生)的类称为父类(也称为基类)。注意 ⚠️,C#中的对象仅能直接派生于一个基类,当然基类也可以有自己的基类。
继承性可以从一个较一般的基类扩展或创建更多的特定类。例如,考虑一个代表农场家畜的类。这个类名 Animal
,拥有 EatFood()
或 Breed()
等方法,我们可以创建一个派生类 Cow
,支持所有这些方法,它也有自己的方法,如 Moo()
和 SupplyMilk()
。还可以创建另一个派生类 Chicken
,该类有 Cluck()
和 LayEgg()
方法。
在 UML 中,用箭头表示继承,如图 8-7 所示
。
为简洁起见,
图 8-7
中省略了成员的返回类型。
在继承一个基类时,成员的可访问性就成了一个重要的问题。派生类不能访问基类的私有成员,但可以访问其公共成员。不过,派生类和外部的代码都可以访问公共成员,而不能由外部的代码访问。
为了解决这个问题,C#提供了第三种可访问性:protected
,只有派生类才能访问 protected
成员。对于外部代码来说,这个可访问性与私有成员一样:外部代码不能访问 private
成员和 protected
成员。
除了定义成员的保护级别外,我们还可以为成员定义其继承行为。基类的成员可以是虚拟的,也就是说,成员可以由继承它的类重写。派生类可以提供成员的另一种实现代码。这种代码不会删除原来的代码,仍可以在类中访问原来的代码,但外部代码不能访问它们。如果没有提供其他实现方式,通过派生类使用成员的外部代码就自动访问基类中成员的实现代码。
虚拟成员不能是私有成员,因为这样会自相矛盾--不能既要求派生类重写成员,又不让派生类访问该成员。
在前面的家畜示例中,可以把 EatFood()
变成虚拟成员,在派生类中为它提供新的实现代码,例如为 Cow
类提供新实现代码,如图 8-8 所示。这里显示了 Animal
和 Cow
类的 EatFood()
方法,说明它们有自己的实现代码。
基类还可以定义为抽象类。抽象类不能直接实例化。要使用抽象类,必须继承这个类,抽象类可以有抽象成员,这些成员在基类中没有实现代码,所以派生类必须实现它们。如果 Animal
是一个抽象类,UML 就会如图 8-9 所示。
抽象类名以斜体显示(有时它们的方框有一个短横线)。
在 图 8-9
中,EatFood()
和 Breed()
都显示在派生类 Chicken
和 Cow
中,这说明这些方法是抽象的(必须在派生类中重写)或者虚拟的(这里已经在 Chicken
和 Cow
中重写)。当然,抽象基类可以提供成员的实现代码,这是十分常见的。不能实例化抽象类,并不意味着不能在抽象类中封装功能。
最后,类可以是密封( seal
)的。密封的类不能用作基类,所以没有派生类。
在C#中,所有对象都有一个共同的基类 object
(在 .NET Framework 中,它是 System.Object 类的别名)。第 9 章将详细介绍这个类。
如本章前面所述,接口也可以继承自其他接口。与类不同的是,接口可以继承多个基接口(与类可以支持多个接口的方式类似)。