Книга: C# 4.0: полное руководство

Применение абстрактных классов

Применение абстрактных классов

Иногда требуется создать базовый класс, в котором определяется лишь самая общая форма для всех его производных классов, а наполнение ее деталями предоставляется каждому из этих классов. В таком классе определяется лишь характер методов, которые должны быть конкретно реализованы в производных классах, а не в самом базовом классе. Подобная ситуация возникает, например, в связи с невозможностью получить содержательную реализацию метода в базовом классе. Именно такая ситуация была продемонстрирована в варианте класса TwoDShape из предыдущего примера, где метод Area() был просто определен как заполнитель. Такой метод не вычисляет и не выводит площадь двумерного объекта любого типа.

Создавая собственные библиотеки классов, вы можете сами убедиться в том, что у метода зачастую отсутствует содержательное определение в контексте его базового класса. Подобная ситуация разрешается двумя способами. Один из них, как показано в предыдущем примере, состоит в том, чтобы просто выдать предупреждающее сообщение. Такой способ может пригодиться в определенных ситуациях, например при отладке, но в практике программирования он обычно не применяется. Ведь в базовом классе могут быть объявлены методы, которые должны быть переопределены в производном классе, чтобы этот класс стал содержательным. Рассмотрим для примера класс Triangle. Он был бы неполным, если бы в нем не был переопределен метод Area(). В подобных случаях требуется какой-то способ, гарантирующий, что в производном классе действительно будут переопределены все необходимые методы. И такой способ в C# имеется. Он состоит в использовании абстрактного метода.

Абстрактный метод создается с помощью указываемого модификатора типа abstract. У абстрактного метода отсутствует тело, и поэтому он не реализуется в базовом классе. Это означает, что он должен быть переопределен в производном классе, поскольку его вариант из базового класса просто непригоден для использования. Нетрудно догадаться, что абстрактный метод автоматически становится виртуальным и не требует указания модификатора virtual. В действительности совместное использование модификаторов virtual и abstract считается ошибкой.

Для определения абстрактного метода служит приведенная ниже общая форма.

abstract тип имя{список_параметров);

Как видите, у абстрактного метода отсутствует тело. Модификатор abstract может применяться только в методах экземпляра, но не в статических методах (static). Абстрактными могут быть также индексаторы и свойства.

Класс, содержащий один или больше абстрактных методов, должен быть также объявлен как абстрактный, и для этого перед его объявлением class указывается модификатор abstract. А поскольку реализация абстрактного класса не определяется полностью, то у него не может быть объектов. Следовательно, попытка создать объект абстрактного класса с помощью оператора new приведет к ошибке во время компиляции.

Когда производный класс наследует абстрактный класс, в нем должны быть реализованы все абстрактные методы базового класса. В противном случае производный класс должен быть также определен как abstract. Таким образом, атрибут abstract наследуется до тех пор, пока не будет достигнута полная реализация класса.

Используя абстрактный класс, мы можем усовершенствовать рассматривавшийся ранее класс TwoDShape. Для неопределенной двухмерной фигуры понятие площади не имеет никакого смысла, поэтому в приведенном ниже варианте класса TwoDShape метод Area() и сам класс TwoDShape объявляются как abstract. Это, конечно, означает, что во всех классах, производных от класса TwoDShape, должен быть переопределен метод Area().

// Создать абстрактный класс,
using System;
abstract class TwoDShape {
  double pri_width;
  double pri_height;
  // Конструктор, используемый по умолчанию,
  public TwoDShape() {
    Width = Height =0.0;
    name = "null";
  }
  // Параметризированный конструктор.
  public TwoDShape(double w, double h, string n) {
    Width = w;
    Height = h;
    name = n;
  }
  // Сконструировать объект равной ширины и высоты,
  public TwoDShape(double x, string n) {
    Width = Height = x;
    name = n;
  }
  // Сконструировать копию объекта TwoDShape.
  public TwoDShape(TwoDShape ob) {
    Width = ob.Width;
    Height = ob.Height;
    name = ob.name;
  }
  // Свойства ширины и высоты объекта,
  public double Width {
    get { return pri_width; }
    set { pri_width = value < 0 ? -value : value; }
  }
  public double Height {
    get { return pri_height; }
    set { pri_height = value < 0 ? -value :    value; }
  }
  public string name { get; set; }
  public void ShowDim() {
    Console.WriteLine("Ширина и высота равны " +
           Width + " и " + Height);
  }
  // Теперь метод Area() является абстрактным,
  public abstract double Area();
}
// Класс для треугольников, производный от класса TwoDShape.
class Triangle : TwoDShape {
  string Style;
  // Конструктор, используемый по умолчанию,
  public Triangle() {
    Style = "null";
  }
  // Конструктор для класса Triangle,
  public Triangle(string s, double w, double h)
         : base(w, h, "треугольник") {
    Style = s;
  }
  // Сконструировать равнобедренный треугольник,
  public Triangle(double x) : base(x, "треугольник") {
    Style = "равнобедренный";
  }
  // Сконструировать копию объекта типа Triangle,
  public Triangle(Triangle ob) : base(ob) {
    Style = ob.Style;
  }
  // Переопределить метод Area() для класса Triangle,
  public override double Area() {
    return Width * Height / 2;
  }
  // Показать тип треугольника,
  public void ShowStyle() {
    Console.WriteLine("Треугольник " + Style);
  }
}
// Класс для прямоугольников, производный от класса TwoDShape
class Rectangle : TwoDShape {
  // Конструктор для класса Rectangle,
  public Rectangle(double w, double h)
               : base(w, h, "прямоугольник"){ }
  // Сконструировать квадрат,
  public Rectangle(double x) : base (x, "прямоугольник") { }
  // Сконструировать копию объекта типа Rectangle,
  public Rectangle(Rectangle ob) : base(ob) { }
  // Возвратить логическое значение true, если
  // прямоугольник окажется квадратом,
  public bool IsSquare() {
    if(Width == Height) return true;
    return false;
  }
  // Переопределить метод Area() для класса Rectangle,
  public override double Area() {
    return Width * Height;
  }
}
class AbsShape {
  static void Main() {
    TwoDShape[] shapes = new TwoDShape[4];
    shapes[0] = new Triangle("прямоугольный", 8.0, 12.0);
    shapes[1] = new Rectangle(10) ;
    shapes[2] = new Rectangle(10, 4);
    shapes[3] = new Triangle(7.0);
    for(int i=0; i < shapes.Length; i++) {
      Console.WriteLine("Объект — " + shapes[i].name);
      Console.WriteLine("Площадь равна " + shapes[i].Area());
      Console.WriteLine() ;
    }
  }
}

Как показывает представленный выше пример программы, во всех производных классах метод Area() должен быть непременно переопределен, а также объявлен абстрактным. Убедитесь в этом сами, попробовав создать производный класс, в котором не переопределен метод Area(). В итоге вы получите сообщение об ошибке во время компиляции. Конечно, возможность создавать ссылки на объекты типа TwoDShape по-прежнему существует, и это было сделано в приведенном выше примере программы, но объявлять объекты типа TwoDShape уже нельзя. Именно поэтому массив shapes сокращен в методе Main() до 4 элементов, а объект типа TwoDShape для общей двухмерной формы больше не создается.

Обратите также внимание на то, что в класс TwoDShape по-прежнему входит метод ShowDim() и что он не объявляется с модификатором abstract. В абстрактные классы вполне допускается (и часто практикуется) включать конкретные методы, которые могут быть использованы в своем исходном виде в производном классе. А переопределению в производных классах подлежат только те методы, которые объявлены как abstract.

Оглавление книги