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C# 面向对象三大特性：封装、继承、多态

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本文主要介绍了面向对象的三大特性：封装、继承、多态，提供了简单的示例供大家参考和理解。

面向对象有封装、继承、多态这三个特性，面向对象编程按照现实世界的特点来管理复杂的事物，把它们抽象为对象，具有自己的状态和行为，通过对消息的反应来完成任务。这种编程方法提供了非常强大的多样性，大大增加了代码的重用机会，增加了程序开发的速度，将具备独立性特制的程序代码包装起来，修改部分程序代码时不至于会影响到程序的其他部分。

1.封装

每个对象都包含它进行操作所需要的所有信息，封装只公开代码单元的对外接口，而隐藏其具体实现，尽量不对外公开代码。使用封装有很多好处，从设计角度来讲，封装可以对外屏蔽一些重要的信息，比如使用电脑的人只要知道怎么使用电脑就可以，不用知道这些功能具体是怎么实现的；从安全性考虑，封装使对代码的修改更加安全和容易，封装明确的指出了哪些属性和方法是外部可以访问的，这样当需要调整这个类的代码时，只要保证公有属性不变，公有方法的参数和返回值类型不变，那么就可以尽情的修改这个类，而不会影响到程序的其他部分；封装还避免了命名冲突的问题，封装有隔离作用，不同的类中可以有相同名称的方法和属性，但不会混淆，也可以减少耦合。

2.继承

继承可以使用现有类的所有功能，并在无须重新编写原来的类的情况下，对这些功能进行扩展。使用继承而产生的类被称为派生类或子类，而被继承的类则称为基类或超类或父类。继承表示一个类型派生于一个基类型，它拥有该基类型的所有成员字段和函数，其子类是对父类的扩展；接口继承是表示一个类型只继承了函数的签名，没有继承任何实现代码。继承划分了类的层次性，也可以说继承是对类的分组，父类代表的是抽象的类，更常用的类，而子类代表的是更为具体，更为细化的类；继承是实现代码重用、扩展的重要手段。所谓抽象的类是指与具体的事项相联系，但只是表达整体而不是具体概念的类，比如说形状包含正方形、长方形、圆等，这时候形状是一个抽象的概念，相当于一个父类，而正方形、长方形、圆是具体的形状，相当于是子类。

3.多态

多态是指程序中同名的不同方法共存的情况，主要通过子类对父类方法的覆盖来实现多态。这样，不同类的对象可以用同名的方法完成特定的功能，但具体的实现方法却可以不同。比如说形状包含正方形、长方形、圆等，每个形状都有面积和周长，但是不同的形状计算面积和周长的方法都不同。

下面就举个例子来说明封装、继承、多态：

这个例子的基类，就是上面描述概念的时候提到的形状，形状是基类，而这个基类是个抽象的概念，而不是具体的，因此是抽象类，此类包含属性形状名称、输出形状周长和面积的方法以及计算形状周长和面积的抽象方法：

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/// <summary>
/// 形状基类
/// </summary>
public abstract class Shape
{
  /// <summary>
  /// 形状名称
  /// </summary>
  public string ShapeName { get; private set; }
 
  public Shape(string shapeName)
  {
    ShapeName = shapeName;
  }
 
  /// <summary>
  /// 输出形状周长
  /// </summary>
  public virtual void PrintPerimeter(double perimeter)
  {
    Console.WriteLine(ShapeName + " Perimeter: " + perimeter);
  }
 
  /// <summary>
  /// 输出形状面积
  /// </summary>
  public virtual void PrintArea(double area)
  {
    Console.WriteLine(ShapeName + " Area: " + area);
  }
 
  /// <summary>
  /// 计算形状周长
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public abstract double CalculatePerimeter();
 
  /// <summary>
  /// 计算形状面积
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public abstract double CalculateArea();
}

下面再来看具体的子类，子类是圆，包含属性半径、计算周长和面积的方法：

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/// <summary>
/// 圆
/// </summary>
public class Circle : Shape
{
  /// <summary>
  /// 圆的半径
  /// </summary>
  public double R { get; set; }
 
  public Circle()
    : base("Circle")
  {
    this.R = 0;
  }
 
  /// <summary>
  /// 圆的周长
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public override double CalculatePerimeter()
  {
    return 2 * Math.PI * R;
  }
 
  /// <summary>
  /// 圆的面积
  /// </summary>
  /// <returns></returns>
  public override double CalculateArea()
  {
    return Math.PI * R * R;
  }
}

再来看看长方形，包含属性高度和宽度、计算周长和面积的方法：

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public class Rectangle : Shape
  {
    /// <summary>
    /// 长方形的长度
    /// </summary>
    public double Width { get; set; }
 
    /// <summary>
    /// 长方形的高度
    /// </summary>
    public double Height { get; set; }
 
    public Rectangle()
      : base("Rectangle")
    {
      Width = 0;
      Height = 0;
    }
 
    /// <summary>
    /// 长方形的周长
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public override double CalculatePerimeter()
    {
      return (Width + Height) * 2;
    }
 
    /// <summary>
    /// 长方形的面积
    /// </summary>
    /// <returns></returns>
    public override double CalculateArea()
    {
      return Width * Height;
    }
  }

以下是调用的代码：

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Circle circle = new Circle();
circle.R = 20;
 
Square square = new Square();
square.Edge = 10;
 
Rectangle rectangle = new Rectangle();
rectangle.Width = 20;
rectangle.Height = 30;
 
// 把子类赋给父类，能更好的体现多态性
IList<Shape> shapeList = new List<Shape>();
shapeList.Add(circle);
shapeList.Add(square);
shapeList.Add(rectangle);
 
foreach (var shape in shapeList)
{
  shape.PrintPerimeter(shape.CalculatePerimeter());
  shape.PrintArea(shape.CalculateArea());
}

在此例子中，输出形状的周长和面积的方法没有太大作用，是因为方法的具体实现比较简单，如果是复杂的方法时会有很大作用。比如说想要实现拖拽功能，每个形状都是可以拖拽的，而且每个形状拖拽的方法都会是一样的，但是想要实现拖拽功能可不像输出这么简单，这时候子类可以继承父类的方法，直接调用。