C# 子类、接口

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子类

继承的概念

• 继承机制：C#支持单继承，即一个类只能直接继承自一个基类。但基类本身可以继承自另一个类，从而实现继承链。
• 继承关键字：使用冒号（:）表示继承关系，子类在声明时指定其基类。

子类的成员

• 继承的成员：子类会继承基类的非私有成员（public、protected、internal、protected internal）。私有成员（private）不会被继承。
• 新增的成员：子类可以定义自己的新成员，这些成员与继承自基类的成员共存。
• 重写的成员：子类可以使用override关键字重写继承自基类的虚方法（virtual methods）或抽象方法（abstract methods）。重写允许子类为继承的方法提供特定的实现。

访问修饰符与继承

• 访问修饰符：基类和子类成员的访问级别会影响它们的可访问性和继承性。例如，私有成员在子类中不可见，而受保护的成员（protected）在派生类中可见但在外部不可见。
• 内部（internal）与受保护内部（protected internal）：这两种访问修饰符在继承时具有特定的作用域。internal成员在同一程序集中可见，而protected internal成员在同一程序集及其派生类中可见。

构造函数与析构函数

• 构造函数：子类在实例化时会首先调用基类的构造函数（如果有的话）。如果基类有无参构造函数，则子类的无参构造函数会隐式调用它。如果基类只有带参数的构造函数，则子类必须显式调用基类的构造函数，通常是在子类构造函数的初始化列表中完成。
• 析构函数：子类析构函数会先执行子类的清理代码，然后自动调用基类的析构函数（如果存在）。

示例

class Base
{public Base(){Console.WriteLine("Base constructor");}~Base(){Console.WriteLine("Base destructor");}
}class Derived : Base
{public Derived() : base() // 显式调用基类构造函数（虽然是隐式也可以）{Console.WriteLine("Derived constructor");}~Derived(){Console.WriteLine("Derived destructor");}
}class Program
{static void Main(){Derived d = new Derived();d = null; // 假设这里触发了垃圾回收，但实际上需要GC.Collect()来强制GC.Collect(); // 强制垃圾回收以触发析构函数GC.WaitForPendingFinalizers(); // 等待所有析构函数执行完毕}
}

抽象类与密封类

• 抽象类：抽象类不能被实例化，但可以作为其他类的基类。抽象类可以包含抽象方法（只有声明没有实现的方法），这些方法必须在非抽象派生类中被重写。
• 密封类：密封类（使用sealed关键字修饰）不能被其他类继承。这有助于防止类被不恰当地扩展。
  你提到的概念是面向对象编程（OOP）中非常基础且重要的部分，特别是在C#、Java等语言中。下面我将详细解释这些概念，并给出一些示例代码。

示例

abstract class Animal
{public abstract void MakeSound(); // 抽象方法
}class Dog : Animal
{public override void MakeSound(){Console.WriteLine("Woof");}
}sealed class Cat : Animal
{// 错误：不能从密封类继承// class Kitten : Cat {}public override void MakeSound(){Console.WriteLine("Meow");}
}class Program
{static void Main(){// Animal a = new Animal(); // 错误：Animal是抽象类，不能被实例化Dog d = new Dog();d.MakeSound(); // 输出: WoofCat c = new Cat();c.MakeSound(); // 输出: Meow}
}

接口实现

• 接口实现：虽然子类直接继承自基类，但子类也可以实现接口。接口实现与类继承不同，接口定义了一组方法、属性等成员的规范，而不提供实现。实现接口的类必须为接口中的每个成员提供具体实现。

示例

using System;public class Animal
{public void Eat(){Console.WriteLine("This animal eats food.");}
}public class Dog : Animal
{public override void Eat(){Console.WriteLine("Dog eats meat.");}public void Bark(){Console.WriteLine("Dog barks.");}
}class Program
{static void Main(string[] args){Dog myDog = new Dog();myDog.Eat(); // 输出: Dog eats meat.myDog.Bark(); // 输出: Dog barks.}
}

在这个示例中，Dog类继承自Animal类，并重写了Eat方法。此外，Dog类还定义了自己的Bark方法。在Main方法中，我们创建了Dog类的一个实例，并调用了它的Eat和Bark方法。

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接口

接口定义

• 基本定义：接口是一种引用类型，使用interface关键字声明。它指定了一组方法、属性、事件和索引器的规范，但不提供这些方法的具体实现。
• 命名约定：按照惯例，接口名称通常以大写字母“I”开头，后跟接口名称的其余部分，如IExampleInterface。
• 成员定义：接口中的成员只有声明，没有实现。成员声明使用分号结束，而不是大括号。
• 访问修饰符：接口成员默认为public，且不允许使用private或protected修饰符。

接口特性

• 不能直接实例化：接口本身不能被实例化，因为它不包含实现。只有实现了接口的类或结构才能被实例化。
• 抽象成员：接口中的所有成员都是抽象的，即它们不包含实现代码。
• 多继承：接口支持多继承，一个接口可以继承自一个或多个其他接口。
• 隐式与显式实现：类可以实现接口，并通过隐式或显式方式提供接口成员的实现。隐式实现允许通过类实例直接访问接口成员，而显式实现则要求通过接口实例来访问。

用途

• 定义契约：接口定义了一组规范，实现接口的类必须遵循这些规范。这有助于确保不同类之间的互操作性。
• 解耦：通过接口，可以实现类之间的解耦，即类的实现细节对彼此是透明的。这有助于降低系统的复杂性和提高可维护性。
• 多态性：接口是实现多态性的重要手段之一。通过接口引用，可以指向实现了该接口的任何类实例，从而允许在运行时动态地替换对象的行为。
• 依赖注入：在依赖注入等设计模式中，接口被广泛用于定义服务的契约，以便在不修改代码的情况下替换服务的实现。

实现

• 实现接口的类：只有类和结构（在C#中）才能实现接口。实现接口的类必须提供接口中声明的所有成员的实现。
• 实现语法：在类定义中，通过冒号（:）后跟接口名称来指定该类实现的接口。如果类实现了多个接口，接口名称之间用逗号分隔。
• 接口继承：当类实现了某个接口时，它也可以继承该接口继承的所有其他接口的成员。这意味着实现接口的类必须提供所有这些接口成员的实现。

与类的比较

• 继承关系：类只能单继承（即只能继承自一个基类），但接口支持多继承。
• 实现与继承：类继承不仅是说明继承（即继承基类的声明），也是实现继承（即继承基类的实现）。而接口继承只是说明继承，即派生接口继承了父接口的成员声明，但没有继承实现。
• 成员类型：接口只能包含方法、属性、事件和索引器的声明，不能包含字段、常量、运算符、实例构造函数、析构函数或静态成员。类则可以包含所有这些类型的成员。

示例

public interface IExampleInterface
{void Method1();int Property1 { get; set; }
}public class ExampleClass : IExampleInterface
{public void Method1(){Console.WriteLine("Method1 implementation");}public int Property1 { get; set; }
}

在这个示例中，IExampleInterface接口定义了一个无返回值的方法Method1和一个读写属性Property1。ExampleClass类实现了这个接口，并提供了Method1方法和Property1属性的具体实现。