C# 6.0 本质论学习笔记 —— 第 6 章 继承

继承关系建立了“属于”关系。派生类型总是隐式的“属于”基类型。

6.1 派生

继承是为了通过扩展现有类型来添加更多功能、行为和数据而设计的。继承的声明方法和java与cpp类似。

• 通过继承，只要没有其它限制，基类的所有成员都会出现在继承链中。
• 除非明确的制定了基类，否则所有类都默认从object派生。

6.1.1 基类型和派生类型之间的转型

因为派生类和基类建立了“属于”关系，所以大多数情况下可以将派生类的值直接赋给基类的变量。

• 派生类的实例直接赋给基类，称为隐式转型，不需要添加转型操作符，而且转换总是会成功，不会引发异常。
• 从基类型转换为派生类型，不一定总是成功，要求显式转型，而且不一定总是能够成功。
• c#编译器允许在可能兼容的类型之间显式转型，这代表程序员请求编译器信任它。编译器会在运行时检查，如果对象实例不属于真正的目标类型将引发错误。c#中显示转型的形式类似于c中的强制转换。
• 隐式转换为基类并不会实例化新实例，而是同一个实例被引用为基类型。
• 隐式转换为派生类要求被实例化的类型必须是要转换成的目标类型。

高级主题：定义自定义转换

类型间的转换并不是只限制于单一继承链中的类型。
– 只要提供了转型操作符，不相关的类型之间也能够进行转换。
– 在转型有可能失败的时候，开发者应该定义显式转型操作符，提醒别人只有在确认转型会成功的时候才能进行这样的转型。
– 转型操作符的形式和cpp中转型操作符类似，但只需要做简单的修改就可在显式转型和隐式转型之间变化。

6.1.2 private访问修饰符

类的私有成员被继承但是不能够被派生类访问，和cpp、java相同。

6.1.3 protected访问修饰符

基类中的受保护成员只能从基类中以及派生链中其他类中访问。

• 要从派生类中访问受保护成员，必须从编译时确定是从派生类（或者它的某子类）实例中访问受保护成员。

6.1.4 拓展方法

• 拓展方法从技术上说不是类型的成员，所以不能够继承。
• 由于派生类可以作为其基类使用，所以拓展方法在派生类中也可用。

6.1.5 单继承

继承链中的类理论上是无限的，但是c#是单继承语言，c#编译而成的CIL也是。

语言对比：cpp多继承，java单继承

c#和cpp的一大区别就是不同于后者，c#是单继承的语言。在极少数需要使用多继承类结构的时候，一般的解决方法是使用聚合（aggregation）：

• 挑选一个类别作为主要基类，从中派生出一个新类。
• 其他希望的基类作为派生类的字段。
• 这些方法被委托给了字段：除了因为委托增加了复杂性，还体现在字段类上新增的任何功能都需要人工添加到派生类中，否则，派生类无法增加任何新的功能。

6.1.6 密封类

把类标记为sealed，可以避免非预期的派生，并避免出现因此产生的问题。

6.2 基类的重写

ps：基类除了构造器和终结器之外都会在派生类中继承。

对于并非非常合适的重基类之中继承的方法，override（重写\覆盖）机制提供了很好的帮助。

6.2.1 virtual修饰符

• c#支持重写实例方法和属性，但不支持重写字段或者任何静态成员。cpp支持重写成员变量，java不行。cpp和java都不能重写静态变量。
• c#必须将重写的每个类型声明为virtual；cpp的virtual强调在运行时的动态多态，不强制要求重写的必须是虚函数；java默认的方法都是虚方法，假如希望方法有非虚的行为，需要显式的密封它。
• 不允许将virtual方法声明为private的。
• c#应用于派生类的override关键字是必须的，override关键字意味着派生类的实现会替换掉基类的实现。在cpp和java中不强制要求override的存在。
• 不同于cpp的动态选择，c#“运行时”调用虚方法派生的最远的实现：在构造器中不要调用会影响所构造的对象的任何虚方法，如果当前要实例化的类型如果在派生类中重写，就会调用重写的实现，但在继承层次结构中，字段尚未初始化，可能发生未定义的行为。而cpp由于其动态绑定，在构造期间调用的是基类型的实现，不会发生这类型的问题。
• cpp中含有virtual =0的都是抽象类，c#中只有声明为abstract才是抽象的。

6.2.2 new修饰符

如果重写方法没有使用override关键字，编译器将会显示警告信息：

1. 明显可以添加overide修饰符以解决问题。
2. 和可以使用new修饰符，这种情形称之为脆弱的基类（brittle base class或者fragile base class）

• new不会被继承链搜索发现，除非是自身调用。

6.2.3 sealed修饰符

对类使用sealed修饰符可以禁止从该类继承。虚方法也可以密封，这样可以禁止子类重写继承链中高层基类的虚方法。一般除非对单个成员的密封开销大于对类的开销，更多倾向于对方法进行密封。

6.2.4 base成员

重写成员时，开发者经常要调用基类版本。

• 使用base.Method()的语法即可，调用的是直接基类的方法，类似于cpp中基类作用域的效果。
• 用override修饰的任何方法都自动成为虚方法，可以明显的声明。

6.2.5 构造器

关于构造器的构造规则，和cpp类似。

• 实例化派生类时，“运行时”首先调用基类的构造器，以避免对绕过读基类的初始化。
• 假如基类没有可访问的（非私有）默认构造器，就不清楚如何构造基类，编译器会报告错误。
• 为避免缺少可访问的默认构造器而造成错误，程序员需要在派生类的头部显式的指定运行哪一个基类的构造器，语法和cpp类似。

6.3 抽象类

不适合实例化的类，只有作为基类，才有意义，这种类应当声明为抽象类，对应cpp中纯虚类。

• 为类添加abstract修饰符则将类声明为抽象类。
• 抽象类包含抽象成员，它没有实现的方法或者属性，其作用是强制所有派生出的类提供对应的实现。cpp中也有这种，不过不是abstract，而是使用=0的语法，叫做纯虚函数，另外cpp可以在类外作用域为此函数提供实现，虽然基本上是然并卵。
• 抽象成员必须被重写，因此不能是private，也会自动成为虚函数，但不能用virtual关键字形容。

6.5 使用is操作符验证基础类型

• 由于c#中允许在继承链中向下转型，因此有时候需要在转换之前判断基本类型。
• 在没有实现多态性的情况之下，一些依赖特定类型的行为也可能要事先确定类型。

c#提供了is操作符来判断基础类型。

6.6 使用as操作符进行转换

as操作符会产生类似转型操作符的效果，但是在转型不成功时会返回null。

• 相比于is操作符，as也有缺点，不能判断基础类型。
• 避免了用try-catch进行错误处理。