C#中子类对基类方法的继承、重写和隐藏

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C#中子类对基类方法的继承、重写和隐藏

提起子类、基类和方法继承这些概念,肯定大家都非常熟悉。毕竟,作为一门支持OOP的语言,掌握子类、基类是学习C#的基础。不过,这些概念虽然简单,但是也有一些初学者可能会遇到的坑,我们一起看看吧。

子类继承基类非私有方法

首先我们看最简单的一种,子类继承自基类,但子类对继承的方法没有任何改动

class Person
{
public void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Person");
}
}
class Employee : Person
{
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Person p = new Employee();
p.Greeting();
}
}

在这个例子中,作为子类的Employee自动继承了基类的 Greeting 方法,当在子类实例调用这个方法的时候,实际上调用的是基类的方法。这个例子非常简单,毋庸多言。

子类覆盖基类方法

接着是最常见的情况,子类覆盖基类的方法,典型的例子如下

class Person
{
public virtual void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Person");
}
}
class Employee : Person
{
public override void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Employee");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Employee e = new Employee();
Person p = e;
p.Greeting();
e.Greeting();
}
}

同样,这段代码也很简单,基类方法通过关键字 virtual 表明方法可以被覆盖,子类通过关键字 override 实现对基类方法的覆盖,最后看调用部分,无论变量类型是子类还是基类,只要对象实际类型是子类,调用的方法都是子类覆盖的方法,这也是多态的实现基础。

子类隐藏基类方法

上面两个例子都非常简单,逻辑也很清楚,有点绕的要算子类隐藏基类方法的情况。

子类隐藏基类的非虚方法

基类被子类继承的方法可能是虚方法,也可能是非虚方法,先看非虚方法被子类隐藏的情况,隐藏基类方法使用的关键字是 new

class Person
{
public void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Person");
}
}
class Employee : Person
{
public new void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Employee");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Employee e = new Employee();
Person p = e;
p.Greeting();
e.Greeting();
}
}

这里的结果可能就出乎某些初学者的意料了,为什么明明是子类 Employee 的实例,却在不同的引用变量类型下呈现出了不一样的效果?为什么会调用到了基类里面的方法?

其实这跟C#的函数调用机制有关,一般来说,C#编译成MSIL之后,有两种函数调用方式。

  • Call 以非虚的方式调用方法,一般用于静态函数调用,因为静态函数不可能是虚的,但也可以以非虚的方式调用一个虚方法
  • Callvirt 以虚方式调用,一般用于非静态方法和虚方法的调用。如果调用的方法非虚,则引用变量类型决定了最终调用的方法;反之,如果调用的方法为虚,则实例变量类型决定最终调用的方法——因为可能出现方法重写,即,多态

用ILDASM打开我们的程序集看看,

证明了这里确实是用的Callvirt,而这个方法是非虚的方法,所以在两次调用中,引用变量类型Person和Employee就能够决定所调用的方法。两个类分别实现了自己的Greeting方法,没有出现子类覆盖基类方法的情况。这就解释了为什么两次调用结果不同。最后让我们来看看最复杂的一种情况

子类隐藏基类的虚方法

考虑下面的代码

class Person
{
public virtual void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Person");
}
}
class Employee : Person
{
public new virtual void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Employee");
}
}
class Manager : Employee
{
public override void Greeting()
{
Console.WriteLine("Hello, I am Manager");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Manager m = new Manager();
Person p = m;
Employee e = m;
p.Greeting();
e.Greeting();
m.Greeting();
}
}

猜一下输出应该是什么?这也是老胡曾经遇到过的一道笔试题,表面看着简单,但是不注意也会掉坑里

1,2,3,答案揭晓

是不是有点出乎意料呢,让我们来分析一下

首先,三次调用均是callvirt,而且方法 Greeting 是虚方法,我们需要考虑对象实例以决定要调用的方法。

  • 在第一次调用中,引用变量类型是Person,虽然对象实例类型Manger重写了Greeting方法,但是它重写的是继承自Manger基类Emplyee的Greeting方法,Person中Greeting方法在子类Manger中仅仅是被隐藏而没有被重写,所以这里调用的是Person中的Greeting
  • 而第二次调用中,引用变量类型是Employee,Employee的Greeting方法被Manager重写,所以这次调用到的是Manager中的Greeting
  • 最后一次调用毋庸多言,简单的重写案例而已

怎么样,是不是有小伙伴猜错结果了?

总结

在子类对基类有方法继承、重写和隐藏的情况下,有时候判断具体哪个方法被调用会有难度,但请记住以下要点:

  • 如果被调用方法非虚,那么只用关注引用变量类型就好,引用变量类型能决定调用方法在哪里
  • 如果调用方法为虚,我们需要站在引用变量类型的角度,审视该方法是否被对象类型所重写;若是,则调用对象类型的重写方法;反之,则再次让引用变量类型决定调用方法。

这样,当我们再遇到子类隐藏基类虚方法的情况,应用以上要点就可以拨云见日。

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