☀️ 学会编程入门必备 C# 最基础知识介绍——方法封装继承多态

Posted 2021-05-18 God Y.

• • • • 前言👻
  • 方法❄️
  • • C# 中定义方法
    • 实例
    • C# 中调用方法
    • 递归方法调用
    • 参数传递
    • 按值传递参数
    • 按引用传递参数
    • 按输出传递参数
  • C# 封装⛄️
  • • Public 访问修饰符
    • Private 访问修饰符
    • Protected 访问修饰符
    • Internal 访问修饰符
    • Protected Internal 访问修饰符
  • C# 继承⚡️
  • • 基类和派生类
    • 基类的初始化
    • C# 多重继承
  • C# 多态性🎄
  • • 静态多态性
    • 函数重载
    • C# 运算符重载
    • • 运算符重载的实现
      • 可重载和不可重载运算符
    • 动态多态性
  • 总结💬

前言👻

学过编程的人都知道有个名词叫 $"OOP思想"$ —— $"面向对象编程"$（Object Oriented Programming，OOP，面向对象程序设计）是一种计算机编程架构。OOP 的一条基本原则是计算机程序是由单个能够起到子程序作用的单元或对象组合而成。OOP 达到了软件工程的三个主要目标：重用性、灵活性和扩展性。为了实现整体运算，每个对象都能够接收信息、处理数据和向其它对象发送信息
核心思想：封装，继承，多态.

前面几篇博客介绍了C#的一些基础知识，包括基本语法、运算符、数组等。
在本篇博客就来介绍在C#中最常用的几种概念，即：$方法$、$继承$、$封装$、$多态$

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方法❄️

一个方法是把一些相关的语句组织在一起，用来执行一个任务的语句块。每一个 C# 程序至少有一个带有 Main 方法的类。
要使用一个方法，您需要：

• 定义方法
• 调用方法

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C# 中定义方法

当定义一个方法时，从根本上说是在声明它的结构的元素。在 C# 中，定义方法的语法如下：

<Access Specifier> <Return Type> <Method Name>(Parameter List)
{
   Method Body
}

下面是方法的各个元素：

• Access Specifier：访问修饰符，这个决定了变量或方法对于另一个类的可见性。
• Return type：返回类型，一个方法可以返回一个值。返回类型是方法返回的值的数据类型。如果方法不返回任何值，则返回类型为 void。
• Method name：方法名称，是一个唯一的标识符，且是大小写敏感的。它不能与类中声明的其他标识符相同。
• Parameter
  list：参数列表，使用圆括号括起来，该参数是用来传递和接收方法的数据。参数列表是指方法的参数类型、顺序和数量。参数是可选的，也就是说，一个方法可能不包含参数。
• Method body：方法主体，包含了完成任务所需的指令集。

实例

下面的代码片段显示一个函数 FindMax，它接受两个整数值，并返回两个中的较大值。它有 public 访问修饰符，所以它可以使用类的实例从类的外部进行访问。

实例
class NumberManipulator
{
   public int FindMax(int num1, int num2)
   {
      /* 局部变量声明 */
      int result;

      if (num1 > num2)
         result = num1;
      else
         result = num2;

      return result;
   }
}

---

C# 中调用方法

您可以使用方法名调用方法。下面的实例演示了这点：

实例
using System;

namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public int FindMax(int num1, int num2)
      {
         /* 局部变量声明 */
         int result;

         if (num1 > num2)
            result = num1;
         else
            result = num2;

         return result;
      }
      static void Main(string[] args)
      {
         /* 局部变量定义 */
         int a = 100;
         int b = 200;
         int ret;
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();

         //调用 FindMax 方法
         ret = n.FindMax(a, b);
         Console.WriteLine("最大值是： {0}", ret );
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

最大值是： 200

也可以使用类的实例从另一个类中调用其他类的公有方法。例如，方法 FindMax 属于 NumberManipulator 类，可以从另一个类 Test 中调用它。

using System;

namespace CalculatorApplication
{
    class NumberManipulator
    {
        public int FindMax(int num1, int num2)
        {
            /* 局部变量声明 */
            int result;

            if (num1 > num2)
                result = num1;
            else
                result = num2;

            return result;
        }
    }
    class Test
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            /* 局部变量定义 */
            int a = 100;
            int b = 200;
            int ret;
            NumberManipulator n = new NumberManipulator();
            //调用 FindMax 方法
            ret = n.FindMax(a, b);
            Console.WriteLine("最大值是： {0}", ret );
            Console.ReadLine();

        }
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

最大值是： 200

---

递归方法调用

一个方法可以自我调用。这就是所谓的 递归。下面的实例使用递归函数计算一个数的阶乘：

实例
using System;

namespace CalculatorApplication
{
    class NumberManipulator
    {
        public int factorial(int num)
        {
            /* 局部变量定义 */
            int result;

            if (num == 1)
            {
                return 1;
            }
            else
            {
                result = factorial(num - 1) * num;
                return result;
            }
        }
   
        static void Main(string[] args)
        {
            NumberManipulator n = new NumberManipulator();
            //调用 factorial 方法
            Console.WriteLine("6 的阶乘是： {0}", n.factorial(6));
            Console.WriteLine("7 的阶乘是： {0}", n.factorial(7));
            Console.WriteLine("8 的阶乘是： {0}", n.factorial(8));
            Console.ReadLine();

        }
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

6 的阶乘是： 720
7 的阶乘是： 5040
8 的阶乘是： 40320

---

参数传递

当调用带有参数的方法时，您需要向方法传递参数。在 C# 中，有三种向方法传递参数的方式

方式	描述
值参数	这种方式复制参数的实际值给函数的形式参数，实参和形参使用的是两个不同内存中的值。在这种情况下，当形参的值发生改变时，不会影响实参的值，从而保证了实参数据的安全。
引用参数	这种方式复制参数的内存位置的引用给形式参数。这意味着，当形参的值发生改变时，同时也改变实参的值。
输出参数	这种方式可以返回多个值。

按值传递参数

这是参数传递的默认方式。在这种方式下，当调用一个方法时，会为每个值参数创建一个新的存储位置。

实际参数的值会复制给形参，实参和形参使用的是两个不同内存中的值。所以，当形参的值发生改变时，不会影响实参的值，从而保证了实参数据的安全。下面的实例演示了这个概念：

实例
using System;
namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void swap(int x, int y)
      {
         int temp;
         
         temp = x; /* 保存 x 的值 */
         x = y;    /* 把 y 赋值给 x */
         y = temp; /* 把 temp 赋值给 y */
      }
     
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部变量定义 */
         int a = 100;
         int b = 200;
         
         Console.WriteLine("在交换之前，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交换之前，b 的值： {0}", b);
         
         /* 调用函数来交换值 */
         n.swap(a, b);
         
         Console.WriteLine("在交换之后，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交换之后，b 的值： {0}", b);
         
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

在交换之前，a 的值：100
在交换之前，b 的值：200
在交换之后，a 的值：100
在交换之后，b 的值：200

结果表明，即使在函数内改变了值，值也没有发生任何的变化。

按引用传递参数

引用参数是一个对变量的内存位置的引用。当按引用传递参数时，与值参数不同的是，它不会为这些参数创建一个新的存储位置。引用参数表示与提供给方法的实际参数具有相同的内存位置。

在 C# 中，使用 按引用传递参数
引用参数是一个对变量的内存位置的引用。当按引用传递参数时，与值参数不同的是，它不会为这些参数创建一个新的存储位置。引用参数表示与提供给方法的实际参数具有相同的内存位置。

在 C# 中，使用 ref 关键字声明引用参数。下面的实例演示了这点：

实例
using System;
namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void swap(ref int x, ref int y)
      {
         int temp;

         temp = x; /* 保存 x 的值 */
         x = y;    /* 把 y 赋值给 x */
         y = temp; /* 把 temp 赋值给 y */
       }
   
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部变量定义 */
         int a = 100;
         int b = 200;

         Console.WriteLine("在交换之前，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交换之前，b 的值： {0}", b);

         /* 调用函数来交换值 */
         n.swap(ref a, ref b);

         Console.WriteLine("在交换之后，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在交换之后，b 的值： {0}", b);
 
         Console.ReadLine();

      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

在交换之前，a 的值：100
在交换之前，b 的值：200
在交换之后，a 的值：200
在交换之后，b 的值：100

结果表明，swap 函数内的值改变了，且这个改变可以在 Main 函数中反映出来。

按输出传递参数

return 语句可用于只从函数中返回一个值。但是，可以使用 输出参数 来从函数中返回两个值。输出参数会把方法输出的数据赋给自己，其他方面与引用参数相似。

下面的实例演示了这点：

实例
using System;

namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void getValue(out int x )
      {
         int temp = 5;
         x = temp;
      }
   
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部变量定义 */
         int a = 100;
         
         Console.WriteLine("在方法调用之前，a 的值： {0}", a);
         
         /* 调用函数来获取值 */
         n.getValue(out a);

         Console.WriteLine("在方法调用之后，a 的值： {0}", a);
         Console.ReadLine();

      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

在方法调用之前，a 的值： 100
在方法调用之后，a 的值： 5

提供给输出参数的变量不需要赋值。当需要从一个参数没有指定初始值的方法中返回值时，输出参数特别有用。请看下面的实例，来理解这一点：

实例
using System;

namespace CalculatorApplication
{
   class NumberManipulator
   {
      public void getValues(out int x, out int y )
      {
          Console.WriteLine("请输入第一个值： ");
          x = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
          Console.WriteLine("请输入第二个值： ");
          y = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
      }
   
      static void Main(string[] args)
      {
         NumberManipulator n = new NumberManipulator();
         /* 局部变量定义 */
         int a , b;
         
         /* 调用函数来获取值 */
         n.getValues(out a, out b);

         Console.WriteLine("在方法调用之后，a 的值： {0}", a);
         Console.WriteLine("在方法调用之后，b 的值： {0}", b);
         Console.ReadLine();
      }
   }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果（取决于用户输入）：

请输入第一个值：
7
请输入第二个值：
8
在方法调用之后，a 的值： 7
在方法调用之后，b 的值： 8

---

C# 封装⛄️

封装 被定义为"把一个或多个项目封闭在一个物理的或者逻辑的包中"。在面向对象程序设计方法论中，封装是为了防止对实现细节的访问。

抽象和封装是面向对象程序设计的相关特性。抽象允许相关信息可视化，封装则使开发者实现所需级别的抽象。

C# 封装根据具体的需要，设置使用者的访问权限，并通过 访问修饰符 来实现。

一个 访问修饰符 定义了一个类成员的范围和可见性。C# 支持的访问修饰符如下所示：

• public：所有对象都可以访问；
• private：对象本身在对象内部可以访问；
• protected：只有该类对象及其子类对象可以访问
• internal：同一个程序集的对象可以访问；
• protected internal：访问限于当前程序集或派生自包含类的类型。

---

Public 访问修饰符

Public 访问修饰符允许一个类将其成员变量和成员函数暴露给其他的函数和对象。任何公有成员可以被外部的类访问。

下面的实例说明了这点：

实例
using System;

namespace RectangleApplication
{
    class Rectangle
    {
        //成员变量
        public double length;
        public double width;

        public double GetArea()
        {
            return length * width;
        }
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("长度： {0}", length);
            Console.WriteLine("宽度： {0}", width);
            Console.WriteLine("面积： {0}", GetArea());
        }
    }// Rectangle 结束

    class ExecuteRectangle
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.length = 4.5;
            r.width = 3.5;
            r.Display();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

长度： 4.5
宽度： 3.5
面积： 15.75

在上面的实例中，成员变量 length 和 width 被声明为 public，所以它们可以被函数 Main() 使用 Rectangle 类的实例 r 访问。
成员函数 Display() 和 GetArea() 可以直接访问这些变量。
成员函数 Display() 也被声明为 public，所以它也能被 Main() 使用 Rectangle 类的实例 r 访问。

---

Private 访问修饰符

Private 访问修饰符允许一个类将其成员变量和成员函数对其他的函数和对象进行隐藏。只有同一个类中的函数可以访问它的私有成员。即使是类的实例也不能访问它的私有成员。

下面的实例说明了这点：

实例
using System;

namespace RectangleApplication
{
    class Rectangle
    {
        //成员变量
        private double length;
        private double width;

        public void Acceptdetails()
        {
            Console.WriteLine("请输入长度：");
            length = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("请输入宽度：");
            width = Convert.ToDouble(Console.ReadLine());
        }
        public double GetArea()
        {
            return length * width;
        }
        public void Display()
        {
            Console.WriteLine("长度： {0}", length);
            Console.WriteLine("宽度： {0}", width);
            Console.WriteLine("面积： {0}", GetArea());
        }
    }//end class Rectangle    
    class ExecuteRectangle
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.Acceptdetails();
            r.Display();
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：

请输入长度：
4.4
请输入宽度：
3.3

长度： 4.4
宽度： 3.3
面积： 14.52

在上面的实例中，成员变量 length 和 width 被声明为 private，所以它们不能被函数 Main() 访问。
成员函数 AcceptDetails() 和 Display() 可以访问这些变量。
由于成员函数 AcceptDetails() 和 Display() 被声明为 public，所以它们可以被 Main() 使用 Rectangle 类的实例 r 访问。

---

Protected 访问修饰符

Protected 访问修饰符允许子类访问它的基类的成员变量和成员函数。这样有助于实现继承。将在继承的内容部分详细讨论这个。

---

Internal 访问修饰符

Internal 访问说明符允许一个类将其成员变量和成员函数暴露给当前程序中的其他函数和对象。换句话说，带有 internal 访问修饰符的任何成员可以被定义在该成员所定义的应用程序内的任何类或方法访问。

下面的实例说明了这点：

实例
using System;

namespace RectangleApplication
{
    class Rectangle
    {
        //成员变量
        internal double length;
        internal double width;
       
        double GetArea()
        {
            return length * width;
        }
       public void Display()
        {
            Console.WriteLine("长度： {0}", length);
            Console.WriteLine("宽度： {0}", width);
            Console.WriteLine("面积： {0}", GetArea());
        }
    }//end class Rectangle    
    class ExecuteRectangle
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Rectangle r = new Rectangle();
            r.length = 4.5;
            r.widt
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