相信大家都對(duì)面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)特征封裝、繼承、多態(tài)很熟悉，每個(gè)人都能說上一兩句，但是大多數(shù)都僅僅是知道這些是什么，不知道CLR內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)的，所以本篇文章主要說說多態(tài)性中的一些概念已經(jīng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的機(jī)理。 一、多態(tài)的概念 首先解釋下什么叫多態(tài)：同一操作作用于不同的對(duì)象，可以有不同的解釋，產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果，這就是多態(tài)性。換句話說，實(shí)際上就是同一個(gè)類型的實(shí)例調(diào)用“相同”的方法，產(chǎn)生的結(jié)果是不同的。這里的“相同”打上雙引號(hào)是因?yàn)檫@里的相同的方法僅僅是看上去相同的方法，實(shí)際上它們調(diào)用的方法是不同的。? 說到多態(tài)，我們不能免俗的提到下面幾個(gè)概念:重載、重寫、虛方法、抽象方法以及隱藏方法。下面就來一一介紹他們的概念。 1、重載(overload):在同一個(gè)作用域(一般指一個(gè)類)的兩個(gè)或多個(gè)方法函數(shù)名相同，參數(shù)列表不同的方法叫做重載，它們有三個(gè)特點(diǎn)(俗稱兩必須一可以):

• 方法名必須相同
• 參數(shù)列表必須不相同
• 返回值類型可以不相同

如： public void Sleep(){Console.WriteLine("Animal睡覺");}public int Sleep(int time){Console.WriteLine("Animal{0}點(diǎn)睡覺", time);return time;}

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????????2、重寫(override):子類中為滿足自己的需要來重復(fù)定義某個(gè)方法的不同實(shí)現(xiàn)，需要用override關(guān)鍵字，被重寫的方法必須是虛方法，用的是virtual關(guān)鍵字。它的特點(diǎn)是(三個(gè)相同):

• 相同的方法名
• 相同的參數(shù)列表
• 相同的返回值。

如：父類中的定義： public virtual void EatFood(){Console.WriteLine("Animal吃東西");}
???????子類中的定義：
public override void EatFood(){Console.WriteLine("Cat吃東西");//base.EatFood();}

tips:經(jīng)常有童鞋問重載和重寫的區(qū)別,而且網(wǎng)絡(luò)上把這兩個(gè)的區(qū)別作為C#做常考的面試題之一。實(shí)際上這兩個(gè)概念完全沒有關(guān)系，僅僅都帶有一個(gè)“重”字。他們沒有在一起比較的意義，僅僅分辨它們不同的定義就好了。

3、虛方法：即為基類中定義的允許在派生類中重寫的方法，使用virtual關(guān)鍵字定義。如： public virtual void EatFood(){Console.WriteLine("Animal吃東西");}

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注意：虛方法也可以被直接調(diào)用。如： Animal a = new Animal();a.EatFood();

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運(yùn)行結(jié)果：

4、抽象方法：在基類中定義的并且必須在派生類中重寫的方法，使用abstract關(guān)鍵字定義。如： public abstract class Biology{public abstract void Live();}public class Animal : Biology{public override void Live(){Console.WriteLine("Animal重寫的抽象方法");//throw new NotImplementedException();} }

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注意：抽象方法只能在抽象類中定義，如果不在抽象類中定義，則會(huì)報(bào)出如下錯(cuò)誤：?????

虛方法和抽象方法的區(qū)別是：因?yàn)槌橄箢悷o法實(shí)例化，所以抽象方法沒有辦法被調(diào)用，也就是說抽象方法永遠(yuǎn)不可能被實(shí)現(xiàn)。

5、隱藏方法：在派生類中定義的和基類中的某個(gè)方法同名的方法，使用new關(guān)鍵字定義。如在基類Animal中有一方法Sleep(): public void Sleep(){Console.WriteLine("Animal Sleep");}

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????????????則在派生類Cat中定義隱藏方法的代碼為： new public void Sleep(){Console.WriteLine("Cat Sleep");}

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????????????或者為： public new void Sleep(){Console.WriteLine("Cat Sleep");}

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????????注意：（1）隱藏方法不但可以隱藏基類中的虛方法，而且也可以隱藏基類中的非虛方法。 （2）隱藏方法中父類的實(shí)例調(diào)用父類的方法，子類的實(shí)例調(diào)用子類的方法。 （3）和上一條對(duì)比：重寫方法中子類的變量調(diào)用子類重寫的方法，父類的變量要看這個(gè)父類引用的是子類的實(shí)例還是本身的實(shí)例，如果引用的是父類的實(shí)例那么調(diào)用基類的方法，如果引用的是派生類的實(shí)例則調(diào)用派生類的方法。 好了，基本概念講完了，下面來看一個(gè)例子，首先我們新建幾個(gè)類： public abstract class Biology{public abstract void Live();}public class Animal : Biology{public override void Live(){Console.WriteLine("Animal重寫的Live");//throw new NotImplementedException();}public void Sleep(){Console.WriteLine("Animal Sleep");}public int Sleep(int time){Console.WriteLine("Animal在{0}點(diǎn)Sleep", time);return time;}public virtual void EatFood(){Console.WriteLine("Animal EatFood");}}public class Cat : Animal{public override void EatFood(){Console.WriteLine("Cat EatFood");//base.EatFood();}new public void Sleep(){Console.WriteLine("Cat Sleep");}//public new void Sleep()//{// Console.WriteLine("Cat Sleep");//}}public class Dog : Animal{public override void EatFood(){Console.WriteLine("Dog EatFood");//base.EatFood();}}

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下面來看看需要執(zhí)行的代碼： class Program{static void Main(string[] args){//Animal的實(shí)例Animal a = new Animal();//Animal的實(shí)例，引用派生類Cat對(duì)象Animal ac = new Cat();//Animal的實(shí)例，引用派生類Dog對(duì)象Animal ad = new Dog();//Cat的實(shí)例Cat c = new Cat();//Dog的實(shí)例Dog d = new Dog();//重載a.Sleep();a.Sleep(23);//重寫和虛方法a.EatFood();ac.EatFood();ad.EatFood();//抽象方法a.Live();//隱藏方法a.Sleep();ac.Sleep();c.Sleep();Console.ReadKey();}}

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首先，我們定義了幾個(gè)我們需要使用的類的實(shí)例，需要注意的是 (1)Biology類是抽象類，無法實(shí)例化； (2)變量ac是Animal的實(shí)例，但是指向一個(gè)Cat的對(duì)象。因?yàn)镃at類型是Animal類型的派生類，所以這種轉(zhuǎn)換沒有問題。這也是多態(tài)性的重點(diǎn)。 下面我們來一步一步的分析： (1) //重載a.Sleep();a.Sleep(23);

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很明顯，Animal的變量a調(diào)用的兩個(gè)Sleep方法是重載的方法，第一句調(diào)用的是無參數(shù)的Sleep()方法，第二句調(diào)用的是有一個(gè)int 參數(shù)的Sleep方法。注意兩個(gè)Sleep方法的返回值不一樣，這也說明了重寫的三個(gè)特征中的最后一個(gè)特征——返回值可以不相同。 運(yùn)行的結(jié)果如下：

(2) //重寫和虛方法a.EatFood();ac.EatFood();ad.EatFood();

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??????? 在這一段中，a、ac以及ad都是Animal的實(shí)例，但是他們引用的對(duì)象不同，a引用的是Animal對(duì)象，ac引用的是Cat對(duì)象，ad引用的是Dog對(duì)象，這個(gè)差別會(huì)造成執(zhí)行結(jié)果的什么差別呢，請(qǐng)看執(zhí)行結(jié)果：

第一句Animal實(shí)例，直接調(diào)用Animal的虛方法EatFood，沒有任何問題。 在第二、三句中，雖然同樣是Animal的實(shí)例，但是他們分別指向Cat和Dog對(duì)象，所以調(diào)用的Cat類和Dog類中各自重寫的EatFood方法，就像是Cat實(shí)例和Dog實(shí)例直接調(diào)用EatFood方法一樣。這個(gè)也就是多態(tài)性的體現(xiàn)：同一操作作用于不同的對(duì)象，可以有不同的解釋，產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果。 (3) //抽象方法a.Live();

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這個(gè)比較簡單，就是直接重寫父類Biology中的Live方法，執(zhí)行結(jié)果如下:

(4) //隱藏方法a.Sleep();ac.Sleep();c.Sleep();

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在分析隱藏方法時(shí)要和虛方法、重寫相互比較。變量 a 調(diào)用 Animal 類的 Sleep 方法以及變量 c 調(diào)用 Cat 類的 Sleep 方法沒有異議，但是變量 ac 引用的是一個(gè) Cat 類型的對(duì)象，它應(yīng)該調(diào)用 Animal 類型的 EatFood 方法呢，還是 Cat 類型的 EatFood 方法呢？答案是調(diào)用父類即Animal的EatFood方法。執(zhí)行結(jié)果如下：

大多數(shù)的文章都是介紹到這里為止，僅僅是讓我們知道這些概念以及調(diào)用的方法，而沒有說明為什么會(huì)這樣。下面我們就來深入一點(diǎn)，談?wù)劧鄳B(tài)背后的機(jī)理。 二、深入理解多態(tài)性 要深入理解多態(tài)性，就要先從值類型和引用類型說起。我們都知道值類型是保存在線程棧上的，而引用類型是保存在托管堆中的。因?yàn)樗械念惗际且妙愋?#xff0c;所以我們僅僅看引用類型。 現(xiàn)在回到剛才的例子，Main函數(shù)時(shí)程序的入口，在JIT編譯器將Main函數(shù)編譯為本地CPU指定時(shí)，發(fā)現(xiàn)該方法引用了Biology、Animal、Cat、Dog這幾個(gè)類，所以CLR會(huì)創(chuàng)建幾個(gè)實(shí)例來表示這幾個(gè)類型本身，我們把它稱之為“類型對(duì)象”。該對(duì)象包含了類中的靜態(tài)字段，以及包含類中所有方法的方法表，還包含了托管堆中所有對(duì)象都要有的兩個(gè)額外的成員——類型對(duì)象指針(Type Object Point)和同步塊索引(sync Block Index)。 可能上面這段對(duì)于有些沒有看過相關(guān)CLR書籍的童鞋沒有看懂，所以我們畫個(gè)圖來描述一下：

上面的這個(gè)圖是在執(zhí)行Main函數(shù)之前CLR所做的事情，下面開始執(zhí)行Main函數(shù)（方便起見，簡化一下Main函數(shù)）： //Animal的實(shí)例Animal a = new Animal();//Animal的實(shí)例，引用派生類Cat對(duì)象Animal ac = new Cat();//Animal的實(shí)例，引用派生類Dog對(duì)象Animal ad = new Dog();a.Sleep();a.EatFood();ac.EatFood();ad.EatFood();

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下面實(shí)例化三個(gè)Animal實(shí)例，但是他們實(shí)際上指向的分別是Animal對(duì)象、Cat對(duì)象和Dog對(duì)象，如下圖：

請(qǐng)注意，變量ac和ad雖然都是Animal類型，但是指向的分別是Cat對(duì)象和Dog對(duì)象，這里是關(guān)鍵。 當(dāng)執(zhí)行a.Sleep()時(shí)，由于Sleep是非虛實(shí)例方法，JIT編譯器會(huì)找到發(fā)出調(diào)用的那個(gè)變量（a）的類型（Animal）對(duì)應(yīng)的類型對(duì)象（Animal類型對(duì)象）。然后調(diào)用該類型對(duì)象中的Sleep方法，如果該類型對(duì)象沒有Sleep方法，JIT編譯器會(huì)回溯類的基類（一直到Object）中查找Sleep方法。 當(dāng)執(zhí)行ac.EatFood時(shí)，由于EatFood是虛實(shí)例方法，JIT編譯器調(diào)用時(shí)會(huì)在方法中生成一些額外的代碼，這些代碼會(huì)首先檢查發(fā)出調(diào)用的變量（ac），然后跟隨變量的引用地址找到發(fā)出調(diào)用的對(duì)象（Cat對(duì)象），找到發(fā)出調(diào)用的對(duì)象對(duì)應(yīng)的類型對(duì)象（Cat類型對(duì)象），最后在該類型對(duì)象中查找EatFood方法。同樣的，如果在該類型對(duì)象中沒有查找到EatFood方法，JIT編譯器會(huì)回溯到該類型對(duì)象的基類中查找。 上面描述的就是JIT編譯器在遇到調(diào)用類型的非虛實(shí)例方法以及虛實(shí)例方法時(shí)的不同執(zhí)行方式，也這是處理這兩類方法的不同方式造成了表面上我們看到的面向?qū)ο蟮娜齻€(gè)特征之一——多態(tài)性。 好了，本篇博文開始回顧了一些關(guān)于多態(tài)性的基本概念，然后解釋了多態(tài)性的內(nèi)部機(jī)理。內(nèi)部JIT編譯器的部分基本是參照《CLR via C#》書中的第四章的內(nèi)容，有這本書的同學(xué)可以回去翻翻看看。寫的不好的地方，請(qǐng)大家批評(píng)指正。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C#中的多态性的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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