第11章 過載與多形 11-1 方法的過載 11-2 運算子的過載 11-3 再談抽象類別與介面 11-4 多形的基礎 11-5 實作多形

11-1 方法的過載 11-1-1 訊息 11-1-2 類別方法的過載 11-1-3 成員方法的過載 11-1-4 過載的建構子

11-1-1 訊息-說明 物件可以模擬現實生活的東西，但是現實生活中的東西會彼此互動。例如：學生要求成績（學生與成績物件）、約同學看電影（同學與同學物件）和學生彈鋼琴（學生與鋼琴物件）等互動。所以，我們建立的物件之間也需要互動，使用的媒介就是訊息（Messages）。 物件是使用訊息來模擬彼此的互動，換句話說，訊息是物件之間的溝通橋樑，可以啟動另一個物件來執行指定的行為。

11-1-1 訊息-圖例 例如：Student學生物件需要查詢成績，學生成績是儲存在StudentStatus物件，此時Student物件可以送一個訊息給StudentStatus物件，告訴它需要查詢學生的成績，如下圖所示：

11-1-2 類別方法的過載-說明 「過載」（Overload）或重載是在類別建立同名的方法。因為物件導向技術的物件是依接收的訊息（Messages）來執行不同的方法，換句話說，物件只要能夠辨識是不同的訊息，就算是同名方法，也一樣可以正確的執行方法。 在C#類別允許擁有2個以上的同名方法，稱為過載（Overload），過載方法只需傳遞參數個數或資料型別不同即可，傳回值型別不屬於方法特徵（Method Signature），所以不同並不會視為是不同的方法。

11-1-2 類別方法的過載-參數型別不同 C#方法只需參數的資料型別不同，就可以建立過載方法，如下所示： static public int Square(int value){ … } static public double Square(double value){ … } 上述2個同名方法Square()可以計算參數的平方，方法只有參數的資料型別不同，個數是相同的。

11-1-2 類別方法的過載-參數個數不同 C#方法只需參數的個數不同，也一樣可以建立過載方法，如下所示： static public int Plus(int a, int b){ … } static public int Plus(int a, int b, int c){ … } 上述同名方法Plus()可以計算參數的和，方法的參數個數分別為2和3。

11-1-2 類別方法的過載-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_1_2 在Windows應用程式專案的Class1.cs類別檔宣告MyMath類別，使用過載建立2個同名的類別方法Square()和Plus()，只是參數型別和個數不同，如下圖所示：

11-1-3 成員方法的過載-說明 C#類別的成員方法如同類別方法，也一樣可以擁有兩個以上的同名方法，只需傳遞的參數個數或資料型別不同即可，例如：在MyDate類別擁有2個同名SetDate()的過載方法，如下所示： public void SetDate(int y, int m, int d) { … } public void SetDate(int y, int m) { … } 上述同名方法的參數個數分別是3個和2個。

11-1-3 成員方法的過載-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_1_3 在Window應用程式專案的Class1.cs類別檔宣告MyDate類別，可以使用過載方法指定物件的成員變數值，如下圖所示：

11-1-4 過載的建構子-說明 C#類別可以建立多個同名的建構子方法，只需擁有不同的參數型別或個數即可。例如：MyDate類別擁有多個同名的建構子，如下所示： public class MyDate { … public MyDate(int y, int m, int d) Year = y; Month = m; Day = d; } public MyDate(int m, int d) Year = 2011; Month = m; Day = d;

11-1-4 過載的建構子-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_1_4 在Window應用程式專案的Class1.cs類別檔宣告MyDate類別，這是修改至第11-1-3節的MyDate類別，將過載方法改為過載建構子，如下圖所示：

11-2 運算子的過載-說明 運算子過載（Operator Overloading）可以將C#運算子使用在自訂類別的物件。例如：業績物件Sales使用"+"過載運算子計算業績物件利潤和項目的總和，如下所示： Sales q1 = new Sales(2345.6, 250); Sales q2 = new Sales(1234.5, 150); Sales total; total = q1 + q2; 上述程式碼是將第一季q1和第二季q2物件，使用“+”過載運算子計算上半年業績total物件的利潤和銷售項目總和。 我們可以看出寫出的運算式和基本資料型別是相同的語法，換句話說，運算子過載的目的是增加程式碼的可讀性，避免發生不一致的語法。

11-2 運算子的過載-支援的運算子 C#語言的大部分運算子都可以過載，如下表所示： 運算子 說明 +、-、!、~、++、--、true、false 單運算元的運算子可以過載 +、-、*、/、%、&、|、^、<<、>> 雙運算元的運算子可以過載 ==、!=、<、>、<=、>= 比較運算子可以過載，不過運算子過載需成對，例如：過載==，就需同時過載!=

11-2 運算子的過載-運算子方法 C#的過載運算子是使用operator關鍵字建立運算子方法（Operator Method），這是一種類別方法，例如：Sales物件加法的運算子方法，如下所示： public static Sales operator +(Sales s1, Sales s2) { Sales temp = new Sales(0.0, 0); temp.Earnings = s1.Earnings + s2.Earnings; temp.SoldedItems = s1.SoldedItems + s2.SoldedItems; return temp; }

11-2 運算子的過載-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_2 在Windows應用程式專案的Class1.cs類別檔宣告Sales類別，然後建立加法的運算子過載，以便計算業績物件的利潤和銷售項目總和，如下圖所示：

11-3 再談抽象類別與介面- 抽象類別與介面的差異 抽象類別與介面的主要差異，如下所示： 抽象類別的方法可以宣告成抽象方法，也可以是一般方法；介面方法就只有宣告，在介面一定不會有實作的程式碼。 介面並不屬於類別的繼承架構；抽象類別屬於類別的繼承架構。抽象類別一定是繼承架構的父類別，但是，就算亳無關係的類別也一樣可以實作同一個介面。 一個類別只能繼承一個抽象類別，但是可以同時實作多個介面。

11-3 再談抽象類別與介面- 繼承抽象類別且實作介面(1) C#語言的類別可以繼承抽象類別且實作介面。例如：Shape圖形的抽象類別，其類別宣告如下所示： abstract class Shape { public double X; public double Y; public abstract double Area(); } 例如：IPerimeter介面，其介面宣告如下所示： interface IPerimeter double Perimeter();

11-3 再談抽象類別與介面- 繼承抽象類別且實作介面(2) 我們可以宣告Rectangle類別繼承Shape抽象類別，並且實作IPerimeter介面，其類別宣告如下所示： class Rectangle : Shape, IPerimeter { … public override double Area() { return (Width * Height); } public double Perimeter() { return (2 * (Width + Height)); } }

11-3 再談抽象類別與介面- 介面的物件變數 在C#程式碼可以使用介面宣告物件變數來參考到實作此介面的物件，如下所示： IPerimeter r3 = new Rectangle(15.0,15.0,4.0,8.0); 因為IPerimeter宣告的物件變數可以參考Rectangle物件（C#的is運算子可以判斷參考的物件，例如：(r3 is Rectangle)運算式可以判斷r3是否是參考Rectangle物件），所以，我們可以呼叫實作的介面方法Perimeter()，如下所示： r3.Perimeter(); 當抽象類別或介面宣告的物件變數需要存取其參考類別的成員時，我們需要先型別轉換成Rectangle類別的物件變數，如下所示： Rectangle r; r = (Rectangle) r3;

11-3 再談抽象類別與介面- Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_3 在Windows應用程式專案的Class.cs類別檔宣告抽象類別Shape和介面IPerimeter後，宣告Rectangle類別繼承Shape類別且實作IPerimeter介面後，可以顯示3個不同尺寸長方形的相關資料，如右圖所示：

11-4 多形的基礎-說明 「多形」（Ploymorphism）是物件導向程式設計重要且複雜的觀念，它可以讓應用程式更容易擴充，一個同名方法，就可以處理不同資料型別的物件，產生不同的操作。 物件導向的過載與多形機制是架構在訊息和物件的「靜態連結」（Static Binding）與「動態連結」（Dynamic Binding）之上。

11-4 多形的基礎-靜態連結 靜態連結（Static Binding）的訊息是在編譯階段，就決定其送往的目標物件。例如：第11-1-4節的GetDate()方法是在編譯時就建立訊息和物件的連結，也稱為「早期連結」（Early Binding）。 事實上，Visual C#專案Ch11_1_4的訊息是在編譯時就決定送達的目標物件是MyBirthday和LuckDay，如下圖所示：

11-4 多形的基礎-動態連結 動態連結（Dynamic Binding）的訊息是直到執行階段，才知道訊息送往的目標物件，這就是多形擁有彈性的主要原因，也稱為「延遲連結」（Late Binding）。 在第11-1節筆者說明靜態連結的過載方法，在第11-5節將說明動態連結的多形。

11-5 實作多形 11-5-1 類別繼承實作多形 11-5-2 使用介面實作多形

11-5 實作多形-三種方式 方法過載（Method Overloading）：方法過載也屬於多形，屬於一種靜態連結的多形。 類別繼承的方法覆寫（Method Overriding Through Inheritance）：繼承父類別覆寫同名的虛擬方法或實作同名的抽象方法，就可以處理不同資料型別的物件。如果有新類別，只需新增繼承的子類別和實作方法。 介面的方法覆寫（Method Overriding Through the C# Interface）：因為不同類別可以實作同一個介面，所以我們也可以透過介面來實作多形。

11-5-1 類別繼承實作多形-抽象類別Shape abstract class Shape { public abstract double Area(); }

11-5-1 類別繼承實作多形-子類別 class Circle : Shape { ……… public override double Area() { return (3.1415 * r * r); } class Rectangle : Shape { return (height * width);

11-5-1 類別繼承實作多形-多形方法 現在我們可以建立Circle和Rectangle物件c和r，如下： Circle c = new Circle(); Rectangle r = new Rectangle(); 我們可以宣告Shape物件變數s參考Circle或Rectangle物件，如下所示： Shape s; s = r; lblOutput.Text += "面積: " + s.Area() + "\n"; 當物件變數s是參考Rectangle物件時，可以呼叫相同s.Area()方法來取得長方形面積。

11-5-1 類別繼承實作多形-動態連結 在物件導向技術的物件呼叫一個方法，就是送一個訊息給物件，告訴物件需要執行什麼方法，現在s.Area()將訊息送到s物件變數參考的物件，如下圖所示：

11-5-1 類別繼承實作多形-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_5_1 在Windows應用程式專案的Class.cs類別檔宣告Shape抽象類別，然後宣告Circle和Rectangle類別來繼承Shape類別，以便建立多形方法Area()，如下圖所示：

11-5-2 使用介面實作多形-IArea介面 多形也可以實作介面方法來建立多形。例如：IArea介面，其介面宣告如下所示： interface IArea { double Area(); }

11-5-2 使用介面實作多形-實作介面 class Circle : IArea { ……… public double Area() { return (3.1415 * r * r); } class Rectangle : IArea { return (height * width);

11-5-2 使用介面實作多形-多形方法 如同第11-5-1節，我們一樣可以將物件變數s指定成Circle或Rectangle物件，然後使用相同的s.Area()程式碼呼叫來計算圖形面積，換句話說，Area()方法就是多形。

11-5-2 使用介面實作多形-Visual C#專案 Visual C#專案：Ch11_5_2 在Windows應用程式專案的Class.cs類別檔宣告IArea介面，然後宣告Circle和Rectangle類別來實作IArea介面，以便建立多形方法Area()，如下圖所示：

End