C#学习笔记——进阶基础（2.2）：多态、内部类及Object类

多态性

面向对象程序设计中的多态性是一个重要的概念。所谓多态性，就是同一签名具有不同的表现行为，运算符重载和函数重载都属于多态性的表现形式。

隐藏基类方法

当派生类从基类继承时，它会获得基类的所有方法、字段、属性和事件。若要更改基类的数据和行为，有两种选择：
方法1：使用新的派生成员替换基成员（示例：在使用新的派生方法替换基方法时应使用new关键字）

class A
{
public void fun()
{Console.WriteLine("A");}
}
class B : A
{
new public void fun() //隐藏基类方法fun
{Console.WriteLine("B");}
}

方法2：重写虚拟的基成员。

重写

重写是指在子类中编写有相同名称和参数的方法。重写和重载的区别：后者是指编写（在同一个类中）具有相同的名称，却有不同的参数的方法。也就是说，重写是指子类中的方法与基类中的方法具有相同的签名，而重载方法具有不同的签名。

1. virtual关键字
   virtual关键字用于修饰方法、属性、索引器或事件声明，并且允许在派生类中重写这些对象。
   调用虚方法时，首先调用派生类中的该重写成员，如果没有派生类重写该成员，则它可能是原始成员。
   注意：默认情况下，方法是非虚拟的，不能重写非虚方法。virtual修饰符不能与static、abstract和override修饰符一起使用。在静态属性上使用virtual修饰符是错误的。
   这个规则与OOP课程学习的C++重写规则一致。
2. 重写方法
   override方法提供从基类继承的成员的新实现。
   通过override声明重写的方法称为重写基方法。
   重写的基方法必须与override方法具有相同的签名。注意：不能重写非虚方法或静态方法。重写的基方法必须是virtual、abstract或override的。
   如下面的代码所示

class Student
{
protected int no;                //学号
protected string name;      //姓名
protected string tname;     //班主任或指导教师
public void setdata(int no1, string name1, string tname1)
{
no = no1; name = name1; tname = tname1;
}
public virtual void dispdata() //虚方法
{
Console.WriteLine("本科生　学号:{0} 姓名:{1} 班 主 任:{2}", no, name, tname);
}
}
class Graduate : Student
{
public override void dispdata() //重写方法
{
Console.WriteLine("研究生  学号:{0} 姓名:{1} 指导教师:{2}", no, name, tname);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Student s = new Student();
s.setdata(101, "王华", "李量");
s.dispdata();
Graduate g = new Graduate();
g.setdata(201, "张华", "陈军");
g.dispdata();
}
}

dynamic类型

C#的多态性就像C++的动态联编一样，不是在程序编译时进行静态连接，而是在程序运行时进行动态连接。C#还基于动态性引入了dynamic类型，dynamic类型的变量只有在运行时才能被确定具体类型，而编译器也会绕过对这种类型的语法检查。例如，声明如下类：
在大多数情况下，dynamic 类型与object类型的行为是一样的。只是编译器不会对包含 dynamic 类型表达式的操作进行解析或类型检查。编译器将有关该操作信息打包在一起，并且该信息以后用于运行时的计算操作。也就是说，dynamic 类型仅在编译期间存在，在运行期间它会被 object类型替代。

对象的类型判别和类对象引用的转换

类对象引用的转换

对于具有继承关系的类，可以将派生类对象引用转换为基类对象引用，例如，有以下类声明：

class A                               //声明类A
{
public void funa()
{
Console.WriteLine("A.funa");
}
}

class B : A                          //B类派生自A类
{
public void funb()
{
Console.WriteLine("B.funb");
}
}

下面的转换是正确的：

B b = new B();
A a = b;        //类对象引用的隐式转换
a.funa();

因此，类对象引用转换的规则如下：

1. 一个基类的对象引用变量可以指向其子类的对象。
2. 一个基类的对象引用变量不可以访问其子类的对象新增加的成员。

is运算符

is运算符用于检查对象是否为某种类型，或者可以转换为给定的类型。
如果是，这个运算符返回true；否则，返回false。
is运算符不能重载。
is运算符的语法格式如下：
operand is type
如果type是一个类类型，而operand也是该类型，或者它继承了该类型，或者它可以装箱到该类型，则结果为true；
如果type是一个接口类型，而operand也是该类型，或者它是实现该接口的类型，则结果为true；
如果type是一个值类型，而operand也是该类型，或者它可以拆箱到该类型，则结果为true。

as运算符

C#还提供了as运算符，用于在兼容的引用类型之间执行转换。
它类似于强制转换，所不同的是，当转换失败时，运算符将产生空（null），而不是引发异常。
as的语法格式如下：
operand as type
等效于
operand is type ? (type)operand : (type)null
其中，“表达式”只被计算一次。
as运算符仅适合以下情况：
operand的类型是type类型。
operand可以隐式转换为type类型。
operand可以装箱到type中。

嵌套类

嵌套类的声明

在包含类的类声明中，直接添加嵌套类的类声明。
例如，以下声明了包含类A，其中包含嵌套类B：

class A                 //声明包含类A
{
…
private class B   //声明嵌套类B
{       //嵌套类的成员
}
…
}

嵌套类和包含类的关系

嵌套类可访问包含类。若要访问包含类，需将其作为构造函数传递给嵌套类。

object

object是终极基类，所有类和结构都从它派生。object 类型是 System.Object 在 .NET 中的别名。 在 C# 的统一类型系统中，所有类型（预定义类型、用户定义类型、引用类型和值类型）都是直接或间接从 System.Object 继承的。 可以将任何类型的值赋给 object 类型的变量。 可以使用文本 null 将任何 object 变量赋值给其默认值。 将值类型的变量转换为对象的过程称为装箱。 将 object 类型的变量转换为值类型的过程称为取消装箱 。
System.Object类的方法：

重写ToString()

在对象上调用ToString()默认返回类的完全限定名称。
例如，在一个System.IO.FileStream对象上调用ToString()会返回字符串"System.IO.FileStream"。
但ToString()对于某些类应返回更有意义的结果。以string类为例，ToString()应返回字符串值本身。类似地，返回一个Contact的姓名显然更有意义。下面代码清单重写了ToString()，返回Person的字符串表示。

public class Person
{
int id;
string name;
int age;
public Person() { }
public Person(int id, string name, int age)
{
this.id = id;
this.name = name;
this.age = age;
}

public override string ToString()
{
return $"id:{id}, name:{name},age:{age}";
}
}

直接输出Person类的对象：

static void Main(string[] args){    Person person = new Person(1,"张三", 18);    Console.WriteLine(person);}//写法一
Console.WriteLine(person.ToString());}//写法二

写法一与写法二调用相同。

规范

要重写ToString()以返回有用的、面向开发人员的诊断宇符串。要使ToString()返回的字符串简短。不要从ToString()返回空字符串代表“空"(null)。避免ToString()引发异常或造成可观察到的副作用（改变对象状态）。
如果返回值与语言文化相关或需要格式化（如DateTime),就要重载ToString(stringformat)或实现IFormattable。考虑从ToString()返回独一无二的字符串以标识对象实例。

索引器

索引器提供了一种访问类或结构的方法，即允许按照与数组相同的方式对类、结构或接口进行索引。它的引入是为了使程序更加直观、易于理解。

声明索引器

要声明类或结构上的索引器，需使用this关键字，其语法格式如下：

public int this[int index]    //索引器声明
{
// get和set访问器
}

其中，this关键字引用类的当前实例。从中看到，索引器像对普通属性一样，为它提供get和set方法，这些访问器指定当使用该索引器时将引用到什么内部成员。

public class University
{
const int MAX = 5;
private string[] name = new string[MAX];
public string this[int index]  //索引器
{
get
{
if (index >= 0 && index < MAX)
return name[index];
else
return name[0];
}

set
{
if (index >= 0 && index < MAX)
name[index] = value;
}
}
}

索引类型

C#并不将索引类型限制为整数。例如，可以对索引器使用字符串。通过搜索集合内的字符串并返回相应的值，可以实现此类的索引器。由于访问器可被重载，字符串和整数版本可以共存。