《CLR Via C# 第3版》笔记之（十五） - 接口

接口（interface）和类（class）是CLR中应用最为广泛的两个概念。灵活的应用接口，可以构造出各种经典的设计模式。

接口的语法并不复杂，本篇主要记录接口中一些容易忽略的地方，以及如何更好的使用接口。

主要内容：

接口的继承

显式接口

泛型接口和约束

接口和抽象类

1. 接口的继承

当子类继承父类后，父类继承的接口也一并继承了过来。如下例中的类Sub

当子类继承父类后，子类可以再次继承父类已经继承的接口。如下例中的类Sub2

这两者的区别在对接口方法调用，参见下面代码中的注释。

using System;

sealed class CLRviaCSharp_15
{
static void Main(string[] args)
{
Sub s = new Sub();
// 类Sub自身的Show方法
s.Show();
// 类Base的Show方法，即继承自IShowMessage的Show方法
((Base)s).Show();
// 类Base继承自IShowMessage的Show方法
((IShowMessage)s).Show();
Console.WriteLine("=============================");
Sub2 s2 = new Sub2();
// 类Sub2自身的Show方法，即继承自IShowMessage的Show方法
s2.Show();
// 类Base的Show方法
((Base)s2).Show();
// 类Sub2继承自IShowMessage的Show方法
((IShowMessage)s2).Show();

Console.ReadKey();
}
}

interface IShowMessage
{
void Show();
}

class Base : IShowMessage
{
public void Show()
{
Console.WriteLine("IShowMessage");
}
}

/// <summary>
/// 当子类继承父类后，父类继承的接口也一并继承了过来
/// </summary>
class Sub : Base
{
// 类Sub本身的Show方法，与Base中继承IShowMessage的Show无关
public new void Show()
{
Console.WriteLine("Sub");
}
}

/// <summary>
/// 子类继承父类后，子类可以再次继承父类已经继承的接口
/// </summary>
class Sub2 : Base, IShowMessage
{
// 类Sub2继承IShowMessage的Show方法，
// 与Base中继承IShowMessage的Show无关
public new void Show()
{
Console.WriteLine("Sub2");
}
}

2. 显式接口

在上例中，类Base继承IShowMessage之后，就不能定义与 IShowMessage中签名相同的方法了。

如上例中，类Base无法再定义与方法Show相同签名的方法了。

为了解决这种情况，C#中还提供了显式接口的定义方法。

class Base : IShowMessage
{
public void Show()
{
Console.WriteLine("Base");
}

void IShowMessage.Show()
{
Console.WriteLine("IShowMessage");
}
}

这样，如果要调用IShowMessage.Show()方法，必须将Base类的实例转型成IShowMessage才行。

Base b = new Base();
b.Show();
((IShowMessage)b).Show();

显示接口的作用主要如下：

1. 当两个接口有签名相同的方法时，一个类可以通过显示接口的方式来同时继承这两个接口。

interface IShowMessage
{
void Show();
}

interface IPrintMessage
{
void Show();
}

class Base : IShowMessage, IPrintMessage
{
public void Show()
{
Console.WriteLine("Base");
}

void IShowMessage.Show()
{
Console.WriteLine("IShowMessage");
}

void IPrintMessage.Show()
{
throw new NotImplementedException();
}
}

2. 通过显式接口来增强类型安全性，从而减少装箱操作，提高性能

首先是实现隐式接口的例子：

using System;

sealed class CLRviaCSharp_15
{
static void Main(string[] args)
{
Base b = new Base();
b.Show(10);

Console.ReadKey();
}
}

interface IShowMessage
{
void Show(Object o);
}

class Base : IShowMessage
{
#region IShowMessage Members

public void Show(object o)
{
Console.WriteLine(o.ToString());
}

#endregion
}

在调用b.Show(10)时发生装箱操作，通过以下的IL代码(IL_00a)可以看出

.method private static hidebysig
void Main (
string[] args
) cil managed
{
// Method begins at RVA 0x217c
// Code size 28 (0x1c)
.maxstack 2
.entrypoint
.locals init (
[0] class Base b
)

IL_0000: nop
IL_0001: newobj instance void Base::.ctor()
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldloc.0
IL_0008: ldc.i4.s 10
IL_000a: box int32
IL_000f: callvirt instance void Base::Show(object)
IL_0014: nop
IL_0015: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()
IL_001a: pop
IL_001b: ret
} // End of method CLRviaCSharp_15.Main

通过显示实现接口，可以在类Base中定义输出int型的Show方法，代码如下：

using System;

sealed class CLRviaCSharp_15
{
static void Main(string[] args)
{
Base b = new Base();
b.Show(10);

Console.ReadKey();
}
}

interface IShowMessage
{
void Show(Object o);
}

class Base : IShowMessage
{
public void Show(int i)
{
Console.WriteLine(i.ToString());
}

#region IShowMessage Members

void IShowMessage.Show(object o)
{
throw new NotImplementedException();
}

#endregion
}

查看Main函数的IL代码，已经没有了之前的装箱操作

.method private static hidebysig
void Main (
string[] args
) cil managed
{
// Method begins at RVA 0x217c
// Code size 23 (0x17)
.maxstack 2
.entrypoint
.locals init (
[0] class Base b
)

IL_0000: nop
IL_0001: newobj instance void Base::.ctor()
IL_0006: stloc.0
IL_0007: ldloc.0
IL_0008: ldc.i4.s 10
IL_000a: callvirt instance void Base::Show(int32)
IL_000f: nop
IL_0010: call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey()
IL_0015: pop
IL_0016: ret
} // End of method CLRviaCSharp_15.Main

显式接口还有一点需要注意的地方是，显式接口不能由派生类调用。

3. 泛型接口和约束

泛型是之前看过的概念，在接口中使用泛型，同样可以获得泛型带给我们的种种好处。

1. 提供类型安全性

比如IComparable接口和IComparable<Int32>接口相比，后者提供了类型安全检查。

int x = 1;
IComparable c1 = x;
// 编译通过，但是运行时异常
c1.CompareTo("2");

IComparable<Int32> c2 = x;
// 编译不通过，类型不匹配
c2.CompareTo("2");

2. 减少装箱次数

还是用IComparable接口和IComparable<Int32>接口做比较。

int x = 1, y = 2;
// 此处装箱一次 (x装箱)
IComparable c1 = x;
// 此处装箱一次 (y装箱)
c1.CompareTo(y);

// 此处装箱一次 (x装箱)
IComparable<Int32> c2 = x;
// 此处不用装箱，因为类型参数T为Int32
c2.CompareTo(y);

3. 一个类可以实现同泛型参数类型不同的同一个接口，如下所示

class MyClass : IComparable<Int32>,IComparable<string>
{
#region IComparable<int> Members

public int CompareTo(int other)
{
throw new NotImplementedException();
}

#endregion

#region IComparable<string> Members

public int CompareTo(string other)
{
throw new NotImplementedException();
}

#endregion
}

4. 接口和基类

“接口和基类的关系，以及何时使用接口，何时使用基类。”是在设计时经常需要考虑的问题。

已经有很多文章对此进行了讨论，这里要说的是这两件事可以同时做。

即：定义一个接口，同时提供一个实现了这个接口的基类。

.net Framework中的就有这样的例子，比如IComparable接口就有Comparable类提供的默认实现。

比如下面的例子，即使MyClass中没有实现IShowMessage的代码也无所谓，因为ShowMessage提供了默认实现。

interface IShowMessage
{
void Show(Object o);
}

class ShowMessage : IShowMessage
{
#region IShowMessage Members

public void Show(object o)
{
Console.WriteLine(o.ToString());
}

#endregion
}

class MyClass : ShowMessage , IShowMessage
{
}