C#. Абстрактный класс. Основные понятия. Примеры




Абстрактный класс. Основные понятия. Ключевое слово abstract. Примеры


Содержание


Поиск на других ресурсах:

1. Понятие абстрактного класса. Необходимость использования абстрактного класса. Пример

Бывают случаи, когда нужно создать наиболее общую форму базового класса, которая будет наполняться деталями в производных (унаследованных) классах. В таком случае элементы базового класса (методы, свойства и т.п.) носят весьма неопределенный характер и реализовывать их не имеет смысла. Классы, содержащие элементы без конкретной реализации, называются абстрактными. В абстрактном классе объявляется только общий характер элемента, который будет наполняться содержанием в унаследованных классах.

Абстрактный класс – это класс, в котором объявлен хотя бы один абстрактный элемент (метод, свойство). Если в абстрактном классе объявлен абстрактный элемент, (метод, свойство) то перед именем такого класса ставится ключевое слово abstract. Если в производном классе нужно определить конкретную реализацию элемента (метода, свойства) абстрактного класса, то при объявлении элемента указывается ключевое слово override.

Абстрактный класс предусматривает использование его как базового для других унаследованных классов. В свою очередь, унаследованный класс должен реализовать все абстрактные элементы базового абстрактного класса. Если, по какой-то причине в унаследованном классе не нужно реализовывать элементы абстрактного класса, то такой класс также нужно объявить как абстрактный.

Например. Пусть нужно разработать базовый класс Figure, что описывает некоторую фигуру. Из этого класса должны быть унаследованы более конкретные реализации фигур: треугольник (Triangle), круг (Circle), прямоугольник (Rectangle) как изображено на рисунке 1.

Пусть в иерархию классов нужно ввести метод Area(), определяющий площадь фигуры. В базовом классе Figure и производных классах, метод Area() использует механизм полиморфизма при его вызове.

Реализация метода Area() в производных классах (Triangle, Circle, Rectangle) есть понятной. Для любого из этих производных классов существует свой способ определения площади. Однако, невозможно определить площадь для метода Area() базового класса Figure, поскольку, на этом этапе еще не известно для какой фигуры нужно вычислять площадь. Поэтому, реализация (тело) метода Area() не имеет смысла. Такой метод целесообразно объявлять как абстрактный с ключевым словом abstract. Автоматически, класс Figure также становится абстрактным.

C#. Абстрактный класс. Необходимость использования. Абстрактный метод в классе

Рисунок 1. Необходимость использования абстрактных классов.
Метод Area() в классе Figure есть абстрактным

 

2. Общая форма объявления абстрактного класса. Ключевое слово abstract

Чтобы объявить абстрактный класс нужно использовать ключевое слово abstract. В простейшем случае общая форма объявления абстрактного класса с именем ClassName следующая

abstract class ClassName
{
  // Абстрактные и неабстрактные элементы
  // ...
}

Согласно синтаксису C# перед ключевым словом abstract может использоваться модификатор доступа public или internal.



 

3. Какие элементы класса могут быть абстрактными? Пример

С ключевым словом abstract можно объявлять:

  • методы;
  • свойства;
  • индексаторы;
  • события.

Нельзя объявить абстрактное поле (переменную) класса.

Пример. В примере демонстрируется объявление разных абстрактных элементов класса.

...

// Объявить тип делегата
delegate int MyDelegate(int a, int b);

abstract class A
{
  // Абстрактный метод
  public abstract void Print();

  // Абстрактное свойство
  public abstract int IntProp
  {
    get;
    set;
  }

  // Абстрактный индексатор
  public abstract int this[int index]
  {
    get;
    set;
  }

  // Абстрактное событие
  public abstract event MyDelegate MyEvent;
}

...

 

4. Что такое абстрактный метод? Общая форма объявления абстрактного метода

Абстрактный метод – это метод, в котором отсутствует реализация. Абстрактный метод не содержит тела метода. Для абстрактного метода задается только его сигнатура: возвращаемый тип, имя и список параметров.

Общая форма объявления абстрактного метода:

access_modifier abstract return_type MethodName(parameters);

здесь

  • MethodName – имя метода.
  • access_modifier – один из модификаторов доступа protected, public, internal, protected internal;
  • return_type – тип, возвращаемый методом;
  • parameters – список параметров метода.

 

5. Общая форма объявления абстрактного свойства

Общая форма объявления абстрактного свойства

access_modifier abstract return_type PropName
{
  get; set;
}

здесь

  • PropName – имя свойства;
  • access_modifier – один из модификаторов доступа кроме модификатора private;
  • return_type – тип свойства.

Как и в случае обычного свойства, спецификаторы доступа get или set могут отсутствовать.

 

6. Общая форма объявления абстрактного индексатора

В C# допускается использование абстрактных индексаторов. Общая форма объявления абстрактного индексатора следующая:

access_modifier abstract return_type this[type_index index]
{
  get;
  set;
}

здесь

  • access_modifier – один из модификаторов доступа кроме модификатора private;
  • return_type – тип индексатора;
  • type_index – тип индекса, по которому получается значение по индексатору;
  • index – имя переменной-индекса.

Абстрактный индексатор должен содержать по крайней мере один из спецификаторов get или set.

 

7. Общая форма объявления абстрактного события

Чтобы объявить абстрактное событие предварительно должен быть объявлен тип делегата для этого события. Общая форма объявления абстрактного события следующая:

access_modifier abstract event Delegate_Type eventName;

где

  • access_modifier – один из модификаторов доступа: public, protected, internal или protected_internal;
  • eventName – имя абстрактного события;
  • Delegate_Type – тип делегата.

Тип делегата Delegate_Type объявляется как

delegate return_type Delegate_Type(parameters);

здесь

  • Delegate_Type – имя типа делегата;
  • return_type – тип, возвращаемый делегатом;
  • parameters – параметры делегата.

 

8. Какие ограничения накладываются на абстрактные классы и их экземпляры?

На абстрактные классы накладываются следующие ограничения:

  • абстрактный класс не может быть статическим (static);
  • абстрактный класс не может быть запечатанным (sealed);
  • невозможно создать экземпляр (объект) абстрактного класса.

 

9. Можно ли в абстрактном классе объявлять не абстрактные элементы?

Да, можно. В абстрактном классе можно объявлять любые не абстрактные элементы, которые обычно объявляются в классах (поля данных, методы, свойства, индексаторы и т.д.).

 

10. Можно ли использовать конструкторы в абстрактном классе?

В абстрактном классе допускается использование конструкторов. Хотя экземпляр абстрактного класса создать не удастся. Конструкторы в абстрактном классе необходимы для реализации начальной инициализации внутренних полей абстрактного класса (если такие есть). Эти конструкторы вызываются с помощью ключевого слова base в производных классах. Более подроно об особенностях использования ключевого слова base в конструкторах производных классов описывается здесь.

 

11. Какие ограничения накладываются на абстрактные элементы класса (методы, свойства)?

Абстрактные элементы класса – это элементы, которые объявлены с ключевым словом abstract. На абстрактные элементы (методы, свойства, индексаторы, события) накладываются следующие ограничения:

  • абстрактный элемент не может быть private. Допускается объявлять абстрактный метод с любым другим модификатором доступа: public, protected, internal, protected internal;
  • абстрактный элемент не должен иметь реализации;
  • абстрактный элемент (элемент, обозначенный как abstract) не может быть обозначен ключевым словом virtual. Это естественно, поскольку для обеспечения использования полиморфизма достаточно ключевого слова abstract.

 

12. Может ли абстрактный класс не содержать объявления абстрактных элементов?

Да, может. Компилятор C# допускает объявление класса с ключевым словом abstract в котором нет абстрактных элементов.
Такое свойство есть полезным, когда на начальном этапе разработки программы еще до конца не известно перечень всех элементов класса, находящегося в вершине иерархии. Однако уже понятно, что при дальнейшей разработке (развитии) программы, этот класс будет содержать абстрактные элементы, а, значит, должен быть абстрактным.

Например. В начале разработки иерархии классов вводится абстрактный класс-заглушка. В данном примере объявляется класс с именем BaseAbstractClass

// Базовый класс в иерархии, еще пока что
// не содержит абстрактных элементов
abstract class BaseAbstractClass
{
  // Здесь в будущем могут быть
  // добавлены абстрактные элементы
}

 

13. Рисунок, демонстрирующий использование абстрактного класса

 

C#. Наследование. Пример использования абстрактного класса

Рисунок 2. Пример использования абстрактного класса

 

14. Может ли абстрактный класс наследовать другой абстрактный класс? Может ли абстрактный класс наследовать другой не абстрактный класс?

Да. Абстрактный класс может наследовать как абстрактный, так и не абстрактный класс. В этом случае действуют правила наследования такие же как при наследовании не абстрактных классов. Во всей цепи иерархии абстрактные и не абстрактные классы могут поочередно наследовать друг друга.

Пример. Нижеследующий пример демонстрирует свободу в использовании абстрактных классов в сочетании с неабстрактными.

namespace ConsoleApp5
{
  // Абстрактный класс A_Abstract - вершина иерархии
  abstract class A_Abstract
  {
    // некоторое внутреннее поле класса
    public int a;
  }

  // Не абстрактный класс B - производный от A_Abstract
  class B : A_Abstract
  {
    public int b;
  }

  // Абстрактный класс C_Abstract - производный от неабстрактного класса B
  abstract class C_Abstract : B
  {
    public int c;
  }

  // Не абстрактный класс D
  class D : C_Abstract
  {
    public int d;
  }

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      // 1. Объявить экземпляры классов B, D.
      // Экземпляры классов A_Abstract, C_Abstract запрещено объявлять
      B objB = new B();
      D objD = new D();
      // A_Abstract obj = new A_Abstract(); - ошибка

      // 2. Доступ к элементам из экземпляра objB
      objB.a = 23;
      objB.b = 33;
      // obj.d = 40; - ошибка, невозможно доступиться к элементу унаследованного класса

      // 3. Доступ к элементам из экземпляра objD
      objD.a = 77;
      objD.b = 777;
      objD.c = 7777;
      objD.d = 7777;
    }
  }
}

 

15. Различия между абстрактными классами и интерфейсами

Между интерфейсами и абстрактными классами были замечены следующие различия:

  • в интерфейсе нельзя объявлять реализации методов, свойств и т.п. В абстрактном классе допускается объявлять реализации его элементов;
  • интерфейс не может иметь конструкторов. Абстрактный класс может иметь конструкторы;
  • интерфейс не может содержать поля данных. Абстрактный класс допускает использование внутренних полей данных;
  • элементы интерфейса по умолчанию (без модификатора доступа) считаются public. В абстрактных классах элементы по умолчанию считаются private;
  • элементы интерфейса не должны содержать модификатора доступа (иначе, компилятор выдаст сообщение об ошибке). В абстрактных классах допускается наличие любого модификатора доступа в объявлении элемента класса;
  • производный класс может наследовать только один абстрактный базовый класс. В случае использования интерфейсов производный класс может наследовать любое количество интерфейсов. Таким образом, интерфейс – это альтернатива абстрактного класса, с помощью которой можно осуществить множественное наследование.

 


Связанные темы

 


 

0
fb-share-icon20