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漫谈C#编程中的多态与new关键字

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多态就是使得你能够用一种统一的方式来处理一组各具个性却同属一族的不同个体的机制。

作者:allenlooplee 来源:博客园 2007年11月11日

关键字: C# 多态 new 关键字

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1. 你通常怎样用多态?

  假设我有一个类,里面有一个 PrintStatus 方法,用于打印实例的当前状态,我希望该类的派生类都带有一个 PrintStatus 方法,并且这些方法都用于打印其实例的当前状态。那么我会这样表达我的愿望:

// Code #01

class Base
{
 public virtual void PrintStatus()
 {
  Console.WriteLine("public virtual void PrintStatus() in Base");
 }
}

  于是我可以写一个这样的方法:

// Code #02

public void DisplayStatusOf(Base[] bs)
{
 foreach (Base b in bs)
 {
  b.PrintStatus();
 }
}

  bs 中可能包含着不同的 Base 的派生类,但我们却可以忽略这些“个性”而使用一种统一的方式来处理某事。在 .NET 2.0 中,XmlReader 的 Create 有这样一个版本:

public static XmlReader Create(Stream input);

  你可以向 Create 传递任何可用的“流”,例如来自文件的“流”(FileStream)、来自内存的“流”(MemoryStream)或来自网络的“流”(NetworkStream)等。虽然每一中“流”的工作细节都不同,但我们却使用一种统一的方式来处理这些“流”。

  2. 假如有人不遵守承诺...

  DisplayStatusOf 隐含着这样一个假设:bs 中如果存在派生类的实例,那么该派生类应该重写 PrintStatus,当然必须加上 override 关键字:

// Code #03

class Derived1 : Base
{
 public override void PrintStatus()
 {
  Console.WriteLine("public override void PrintStatus() in Derived1");
 }
}

  你可以把这看作一种承诺、约定,直到有人沉不住气...

// Code #04

class Derived2 : Base
{
 public new void PrintStatus()
 {
  Console.WriteLine("public new void PrintStatus() in Derived2");
 }
}

  假设我们有这样一个数组: // Code #05

Base[] bs = new Base[]
{
 new Base(),
 new Derived1(),
 new Derived2()
};

  把它传递给 DisplayStatusOf,则输出是:

// Output #01

// public virtual void PrintStatus() in Base
// public override void PrintStatus() in Derived1
// public virtual void PrintStatus() in Base

  从输出结果中很容易看出 Derived2 并没有按照我们期望的去做。但你无需惊讶,这是由于 Derived2 的设计者没有“遵守约定”的缘故。

  3. new:封印咒术

  new 似乎给人一种这样的感觉,它的使用者喜欢打破别人的约定,然而,如果使用恰当,new 可以弥补基类设计者的“短见”。在 Creating a Data Bound ListView Control 中,Rockford Lhotka 就示范了如何封印原来的 ListView.Columns,并使自行添加的返回 DataColumnHeaderCollection 的 Columns 取而代之。

  从 Output #01 中我们可以看到,new 只是把 Base.PrintStatus 封印起来而不是消灭掉,你可以解除封印然后进行访问。对于 Derived2 的使用者,解封的方法是把 Derived2 的实例转换成 Base 类型:

// Code #06

Base d2 = new Derived2();
d2.PrintStatus();

// Output #02

// public virtual void PrintStatus() in Base
而在 Derived2 内部,你可以透过 base 来访问:

// Code #07

base.PrintStatus();

  这种方法是针对实例成员的,如果被封印的成员是静态成员的话,就要透过类名来访问了。

  4. 假如 Base.PrintStatus 是某个接口的隐式实现...

  假如 Base 实现了一个 IFace 接口:

// Code #08

interface IFace
{
 void PrintStatus();
}

class Base : IFace
{
 public virtual void PrintStatus()
 {
  Console.WriteLine("public virtual void PrintStatus() in Base");
 }
}

  我们只需要让 Derived2 重新实现 IFace:

// Code #09

class Derived2 : Base, IFace
{
 public new void PrintStatus()
 {
  Console.WriteLine("public new void PrintStatus() in Derived2");
 }
}

  Derived1 保持不变。则把:

// Code #10

IFace[] fs = new IFace[]
{
 new Base(),
 new Derived1(),
 new Derived2(),
}

  传递给:

// Code #11

public void DisplayStatusOf(IFace[] fs)
{
 foreach (IFace f in fs)
 {
  f.PrintStatus();
 }
}

  输出结果是:

// Output #03

// public virtual void PrintStatus() in Base
// public override void PrintStatus() in Derived1
// public new void PrintStatus() in Derived2

  从输出结果中,我们可以看到,虽然 Derived2.PrintStatus 应用了 new,但却依然参与动态绑定,这是由于 new 只能割断 Derived2.PrintStatus 和 Base.PrintStatus 的联系,而不能割断它与 IFace.PrintStatus 的联系。我在 Derived2 的定义中重新指定实现 IFace,这将使得编译器认为 Derived2.PrintStatus 是 IFace.PrintStatus 的隐式实现,于是,在动态绑定时 Derived2.PrintStatus 就被包括进来了。
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