C# 面向对象编程的三大支柱：封装、继承与多态

篮之新喜 · 2024-9-18 19:02:15

面向对象编程（OOP）是一种广泛使用的编程范式，它通过封装、继承和多态这三大支柱来构建机动且可维护的代码布局。本文将详细介绍这三大支柱在C#语言中的应用，并通过示例代码展示它们的详细实现。
一、封装（Encapsulation）

封装是指将对象的属性（字段）和行为（方法）结合在一起，并对外部隐藏对象的详细实现细节，仅暴露须要的接口供外部使用。封装进步了代码的安全性和可维护性。
示例代码

using System;
namespace EncapsulationExample
{
class Person
{
// 私有字段
private string name;
private int age;
// 公共属性，通过get和set访问器控制字段的访问
public string Name
{
get { return name; }
set { name = value; }
}
public int Age
{
get { return age; }
set
{
// 添加逻辑校验，例如年龄应为非负数
if (value >= 0)
age = value;
else
throw new ArgumentException("Age must be non-negative.");
}
}
// 方法
public void DisplayInfo()
{
Console.WriteLine($"Name: {name}, Age: {age}");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Person person = new Person();
person.Name = "Alice";
person.Age = 30;
person.DisplayInfo();
// 尝试设置非法年龄会抛出异常
try
{
person.Age = -5;
}
catch (ArgumentException ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
}
}
}

复制代码

二、继承（Inheritance）

继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码的重用和扩展。子类可以新增或重写父类的方法，但必须遵守父类定义的接口契约。
示例代码

using System;
namespace InheritanceExample
{
// 父类
class Animal
{
public void Eat()
{
Console.WriteLine("Eating...");
}
}
// 子类
class Dog : Animal
{
// 新增方法
public void Bark()
{
Console.WriteLine("Barking...");
}
// 重写父类方法
public new void Eat()
{
Console.WriteLine("Dog is eating specific food...");
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Dog dog = new Dog();
dog.Eat(); // 调用子类的方法
dog.Bark();
}
}
}

复制代码

三、多态（Polymorphism）

多态是指允许使用对象的某个基类引用来指向其任何派生类的对象，并通过这个基类引用调用派生类中重写的方法。多态性使得代码更加机动和可扩展。
示例代码

using System;
namespace PolymorphismExample
{
// 抽象父类
abstract class Shape
{
// 抽象方法
public abstract double GetArea();
}
// 子类：圆形
class Circle : Shape
{
public double Radius { get; set; }
public override double GetArea()
{
return Math.PI * Radius * Radius;
}
}
// 子类：矩形
class Rectangle : Shape
{
public double Width { get; set; }
public double Height { get; set; }
public override double GetArea()
{
return Width * Height;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 多态性：使用基类引用来指向派生类对象
Shape circle = new Circle { Radius = 5 };
Shape rectangle = new Rectangle { Width = 4, Height = 6 };
Console.WriteLine($"Circle Area: {circle.GetArea()}");
Console.WriteLine($"Rectangle Area: {rectangle.GetArea()}");
}
}
}

复制代码

总结

封装、继承和多态是面向对象编程的三大基本支柱，它们在C#中得到了充分的支持。通过封装，我们可以保护对象的内部状态；通过继承，我们可以重用和扩显现有的代码；通过多态，我们可以编写更加机动和可扩展的代码。理解和掌握这三大支柱，对于编写高质量的C#程序至关重要。盼望本文的示例代码可以或许资助读者更好地理解和应用这些概念。

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