C#(CSharp)学习笔记_继承【十七】

Almango2024-06-112024-06-11

什么是继承？

面向对象编程（OOP）中的继承是一种机制，它允许一个类（称为子类或派生类）继承另一个类（称为父类或基类）的属性和方法。继承是OOP的三大基本特性之一，另外两个是封装和多态。
继承是面向对象的编程的一种基本特性。借助继承，能够定义可重用（继承）、扩展或修改父类行为的子类。成员被继承的类称为基类。继承基类成员的类称为派生类。

C#继承是指对C#语言中现有类（基类、父类）上建立新类（派生类、子类）的处理过程。

在现有类（基类、父类）上建立新类（派生类、子类）的处理过程称为继承。派生类能自动获得基类的除了构造函数和析构函数以外的所有成员，可以在派生类中添加新的属性和方法扩展其功能。
继承是软件复用的一种形式。使用继承可以复用现有类的数据和行为，为其赋予新功能而创建出新类。

C# 和 .NET 只支持单一继承。也就是说，类只能继承自一个类。不过，继承是可传递的。这样一来，就可以为一组类型定义继承层次结构。
换言之，类型 D 可继承自类型 C，其中类型 C 继承自类型 B，类型 B 又继承自基类类型 A。由于继承是可传递的，因此类型 D
继承了类型 A 的成员。

并非所有基类成员都可供派生类继承。以下成员无法继承：

静态构造函数：用于初始化类的静态数据。

实例构造函数：在创建类的新实例时调用。每个类都必须定义自己的构造函数。

终结器：由运行时的垃圾回收器调用，用于销毁类实例。

虽然基类的其他所有成员都可供派生类继承，但这些成员是否可见取决于它们的可访问性。成员的可访问性决定了其是否在派生类中可见，如下所述：

只有在基类中嵌套的派生类中，私有成员才可见。否则，此类成员在派生类中不可见。在以下示例中，A.B 是派生自 A 的嵌套类，而 C
则派生自 A。私有 A._value 字段在 A.B 中可见。不过，如果从 C.GetValue
方法中删除注释并尝试编译示例，则会生成编译器错误 CS0122：“”A._value” 不可访问，因为它具有一定的保护级别。”[微软官方文档]

特征与作用

代码复用：继承可以减少代码重复，提高开发效率。子类可以继承父类的代码，而无需重新编写相同的功能。
层次结构：继承允许创建类之间的层次结构。一个父类可以有多个子类，这些子类可以共享父类的特性。
扩展性：子类可以扩展或修改父类的行为。它们可以添加新的属性和方法，或者重写（Override）父类的方法以改变其行为。
多态性：继承支持多态性，即同一个接口可以有多个实现。这意味着一个父类类型的引用可以指向子类的对象，并且可以调用子类特有的方法。

基类和派生类

一个类可以继承自另一个类，其中被继承的类被称作**基类(父类)，继承类被称作派生类(子类)**。

C# 不支持类的多重继承，但支持接口的多重继承，一个类可以实现多个接口。
从概念上讲，派生类是基类的专门化。例如，如果有一个基类 Animal，则可以有一个名为 Mammal 的派生类，以及另一个名为 Reptile 的派生类。 Mammal 是 Animal，Reptile 也是 Animal，但每个派生类表示基类的不同专门化。

概括来说：一个类可以继承多个接口，但只能继承自一个类。

<访问修饰符> class <基类>
{
 ...
}
class <派生类> : <基类>
{
 ...
}

代码实例

我们尝试写一个动物类的代码来实现一下继承的过程。

我们定义一个动物类(Animal)，再定义一个个体类(Individual)来继承动物类的属性，创建一个猫(Cat)方法，在Cat中可以直接使用被被继承的Animal属性。(在使用使用被继承的属性事，我们需要先实例化Cat方法)
3.运行代码，可以看到，在没有调用的Animal的前提下，继承可以让我们直接使用Animal内的属性，我们可以理解为Animal中的属性，被复制到了派生类中了。

using System;
namespace Almango
{
    public class Animal   // 动物类
    {
        public string category;    // 定义种类
        public int Aggressiveness;   // 定义攻击性
        public int life;       // 定义寿命
    }
    public class Individual() : Animal    // 继承动物类
    { 
        public void Cat()    // 定义猫属性
        {
            Individual Cat = new Individual();   // 实例化猫

            ///
            ///将继承的属性调用
            ///
            string a = Cat.category = "猫科动物";
            int b =  Cat.Aggressiveness = 10;
            int c =  Cat.life = 10;
            Console.WriteLine(a);
            Console.WriteLine(b);
            Console.WriteLine(c);
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Individual Cats = new Individual();
            Cats.Cat();
        }
    }
}

运行结果

1
2
3

>猫科动物
>10
>10

继承的优点

C#中的继承提供了多种好处，这些好处有助于提高代码的可维护性、可扩展性和复用性。以下是C#继承的一些主要优点：

代码复用：继承允许子类继承父类的属性和方法，这意味着开发者可以避免重复编写相同的代码。这不仅减少了开发时间，还减少了出错的可能性。
减少代码冗余：通过继承，公共的功能可以放在父类中，而子类只需要实现或重写特定的功能。这有助于减少代码的冗余，使代码库更加简洁。
层次结构的建立：继承支持创建清晰的类层次结构，这有助于组织和管理大型软件项目。层次结构使得代码更加模块化，易于理解和维护。
扩展现有功能：子类可以扩展父类的功能，添加新的属性和方法，或者通过重写现有方法来改变行为。这为现有代码提供了灵活性，使其能够适应新的需求。
多态性的支持：继承是多态性的基础。多态性允许将子类的对象视为父类的对象，使得同一个接口可以有多种实现。这使得代码更加灵活，能够以统一的方式处理不同类型的对象。
设计模式的应用：继承是许多设计模式的关键组成部分，如工厂模式、建造者模式和策略模式等。这些模式可以解决特定的设计问题，提高代码的可重用性和灵活性。
简化单元测试：由于子类继承了父类的行为，因此在进行单元测试时，可以专注于测试子类特有的行为，而不必重新测试父类已经验证过的行为。
提高代码的可读性：当代码遵循良好的继承结构时，其他开发者可以更容易地理解代码的工作原理，因为类之间的关系清晰明确。
有助于实现封装：继承可以促进封装的实现，因为子类可以继承父类的私有成员，同时提供公共的接口来访问这些成员。

促进面向接口编程：虽然继承本身并不是接口，但它鼓励开发者考虑类之间的共同点，从而促进面向接口编程，这是一种更加灵活和可维护的编程风格。

尽管继承提供了许多好处，但开发者也应该意识到继承可能带来的问题，如过度继承、脆弱的基类问题和菱形继承问题等。合理使用继承，并结合其他OOP原则和设计模式，可以最大化继承的好处，同时避免潜在的问题。

声明 | 文章由AI(KIMI)创作