C# 继承详解
继承是面向对象程序设计（OOP）中的核心概念之一，它极大地增强了代码的重用性、扩展性和维护性。本篇文章将详细讲解C#中的继承机制，包括基础概念、语法特法、多重继承（通过接口实现）、继承的规则和实际应用示例，帮助你全面理解和掌握C#的继承特性。
一、什么是继承？
继承允许你基于已有的类（称为基类或父类）定义另一个类（称为派生类或子类）。派生类继承了基类所有的成员（字段、方法、属性），可以直接使用，也可以重写（Override）以实现不同的行为，或者添加新成员。
敌说：
继承实现了**"属于"（IS-A）**关系。例如：
- 狗（Dog）属于（IS-A）动物（Animal）
- 哺乳动物（Mammal）属于（IS-A）动物
- 宝马（BMW）属于（IS-A） 汽车（Car）
这种关系帮助我们模拟现实世界中的层次结构，简化设计。
二、C#中定义继承
1. 基本语法
在C#中，使用冒号（:）表示继承关系，派生类书写格式如下：
<访问修饰符> class <派生类名> : <基类名> {
// 成员定义
}
注意事项：
- 一个派生类只能直接继承一个基类（单继承）。
- 一个基类可以拥有多个派生类（多重派生不可直接支持，但可以用接口模拟）。
2. 示例：定义基础类和派生类
using System;
// 基类
class Animal {
public void Eat() {
Console.WriteLine("动物会吃东西");
}
}
// 派生类
class Dog: Animal {
public void Bark() {
Console.WriteLine("狗会叫");
}
}
class Program {
static void Main() {
Dog myDog = new Dog();
myDog.Eat(); // 继承自Animal
myDog.Bark(); // 自己的方法
}
}
在这个例子中，Dog继承自Animal，无须在Dog中重新定义Eat()方法。
三、继承的细节与规则
1. 隐式继承
- 派生类自动继承基类的公共（
public）和受保护（protected）成员。 - 私有（
private）成员不被继承，但子类可以通过公共或受保护的方法访问。
2. 构造函数
- 基类的构造函数在派生类实例化时自动调用。
- 如果基类含有参数化构造函数，派生类必须在构造函数中显式调用
base()。
示例：
class Person {
public string Name;
public Person(string name) {
Name = name;
}
}
class Student : Person {
public int Grade;
public Student(string name, int grade): base(name) {
Grade = grade;
}
}
3. 方法的重写
- 父类中的方法必须声明为
virtual，子类需要使用override关键字重写。 - 这允许派生类根据需求定制行为。
示例：
class Animal {
public virtual void MakeSound() {
Console.WriteLine("动物发出声音");
}
}
class Cat : Animal {
public override void MakeSound() {
Console.WriteLine("喵喵");
}
}
4. 访问修饰符影响继承
public：无限制访问protected：子类可以访问private：不可被继承方访问，子类不可访问internal：同程序集可访问protected internal：保护和内部的结合
四、示例：继承实现“形状”和“矩形”
1. 定义基类Shape
using System;
namespace InheritanceDemo {
class Shape {
protected int width, height;
public void SetDimensions(int w, int h) {
width = w;
height = h;
}
public virtual int Area() {
return 0; // 只是一个占位符
}
}
class Rectangle : Shape {
public override int Area() {
return width * height;
}
}
class Program {
static void Main() {
Rectangle rect = new Rectangle();
rect.SetDimensions(10, 5);
Console.WriteLine("矩形面积: " + rect.Area());
}
}
}
输出：
矩形面积: 50
这个例子展现了覆盖（重写）Area()方法，实现了多态性。
五、继承的扩展——多重继承（通过接口实现）
C#不支持多继承（一个类继承多个类），为了实现类似效果，推荐使用接口（interface）。
1. 接口简介
接口定义了一组抽象方法和属性，但没有实现。类可以实现多个接口，实现多继承的效果。
2. 例子：用接口模拟多重继承
using System;
public interface IShape {
double Area();
}
public interface IColor {
string GetColor();
}
class Circle : IShape, IColor {
private double radius;
public Circle(double r) {
radius = r;
}
public double Area() {
return Math.PI * radius * radius;
}
public string GetColor() {
return "红色";
}
}
class Program {
static void Main() {
Circle c = new Circle(5);
Console.WriteLine("面积: " + c.Area());
Console.WriteLine("颜色: " + c.GetColor());
}
}
输出：
面积: 78.5398163397448
颜色: 红色
这里，Circle实现了两个接口，达到了多重继承的效果。
六、继承中常见的应用技巧
- 隐藏继承（隐藏基类成员）：子类可以用
new关键字隐藏继承的成员。 - 调用基类成员：可以用
base关键字访问基类成员，或调用基类构造函数。 - 构造函数调用：派生类在构造函数中调用基类的构造函数。
示例：
class Base {
public virtual void Method() {
Console.WriteLine("Base方法");
}
}
class Derived : Base {
public override void Method() {
base.Method(); // 调用基类方法
Console.WriteLine("派生类方法");
}
}
七、总结
- 继承是实现代码复用和模型表达的重要手段。
- C#只支持单继承，但可用
interface实现多继承。 - 通过
virtual和override实现多态。 - 使用继承时应合理设计“IS-A”关系，避免不合理的关系设定。
八、结语
掌握C#中的继承，是成为一名优秀面向对象开发者的必要条件。合理设计继承树，不仅可以提升开发效率，还能增强程序的扩展性和可维护性。希望本篇文章能为你提供系统、全面的理解，助你在实践中灵活应用。
祝你编程顺利！