《CLR via C#》笔记：第2部分 设计类型（5）

  1.7 C#, 3.2 游戏引擎技术
  • 本博客所总结书籍为《CLR via C#（第4版）》清华大学出版社，2021年11月第11次印刷（如果是旧版书籍或者pdf可能会出现书页对不上的情况）
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第十三章 接口

  • CLR不支持多继承，CLR只通过接口提供了“缩水版”的多继承。

类和接口继承

  • Microsoft .NET Framework提供了System.Object类,它定义了4个公共实例方法:ToString,Equals，GetHashCode和 GetType。该类是其他所有类的根或者说终极基类。换言之，所有类都继承了Object的4个实例方法。这还意味着只要代码能操作Object类的实例，就能操作任何类的实例。（P259 last2）
    从Object派生的任何类都继承了：1、方法签名 2、方法实现

定义接口

  • 接口：CLR还允许开发人员定义接口：接口实际只是对一组方法签名进行了统一命名。这些方法不提供任何实现。类通过指定接口名称来继承接口，而且必须显式实现接口方法，否则CLR会认为此类型定义无效。C#编译器和CLR允许一个类继承多个接口，继承的所有接口方法都必须实现。（P260 2）
  • 接口能够定义事件、无参属性，有参数性（C#的索引器），静态方法，静态字段，常量和静态构造器。但不允许定义符合CLS标准的接口，因为有的编程语言不能定义或访问他们（P260 3）
  • C#用interface定义接口。根据约定，接口类型名称以大写字母I开头，这样方便在源代码中辨认接口类型。CLR支持泛型接口和接口中的泛型方法。（P261 2）

继承接口

  • C#编译器要求将实现接口的方法(后文简称为“接口方法”)标记为 public。CLR要求将接口方法标记为 virtual。不将方法显式标记为 virtual，编译器会将它们标记为 virtual和sealed;这会阻止派生类重写接口方法。将方法显式标记为 virtual，编译器就会将该方法标记为virtual(并保持它的非密封状态)，使派生类能重写它。（P262 1）
  • 派生类不能重写sealed 的接口方法。但派生类可重新继承同一个接口，并为接口方法提供自己的实现。在对象上调用接口方法时，调用的是该方法在该对象的类型中的实现。（P262 2）

关于调用接口方法的更多探讨

  • FCL的System.String类型（可以看一下书中代码示例）（P263 last2）

隐式和显示接口方法实现（幕后发生的事情）

  • C#编译器为支持接口所做的工作（P265 1）
  • 在C#中，将定义方法的那个接口的名称作为方法名前缀(例如 IDisposable.Dispose)，就会创建显式接口方法实现(Explicit Interface Method Implementation，EIMI)。定义时不能标记为vitual，不能指定可访问性。（P265 last）

泛型接口

  • 泛型接口的好处：1、提供了出色的编译时类型安全性。2、处理类型时装箱次数少 3、类可以实现同一个接口若干次，只要每次使用不同的类型参数。（P266 3）
private void fun()
{
    int x = 1,y = 2;
    IComparable<int> c = x;//泛型接口<int>

    c.CompareTo(y);//y不在这里装箱

    c.CompareTo("2");//错误，提示string不能转int
}

泛型和接口约束

  • 泛型接口约束的好处：1、可将泛型类型参数约束为多个接口。如此，传递的参数类型必须实现全部接口约束。 2、传递值类型的实例时减少装箱（P268 2）

实现多个具有相同方法名和签名的接口

  • 实现定义两个接口的类型，那么必须实现这些接口的方法，因此要告诉C#编译器每个同名方法对应的是哪个接口的实现。（P269 last2）
public interface IWindow
{
    Object GetMEenu();
}

public interface IRestaurant
{
    Object GetMEenu();
}

public sealed class fun : IWindow,IRestaurant
{
    Object IWindow.GetMEenu(){}
    Object IRestaurant.GetMEenu(){}
    public Object GetMEenu(){}//该方法可选与接口无关
}

用显式接口方法实现来增强编译时类型安全性

  • 有时由于不存在泛型版本，所以仍需实现非泛型接口。接口的任何方法接受System.Object类型的参数或返回System.Object类型的值，就会失去编译时的类型安全性，装箱也会发生。可以用显式接口方法在某种程度上改善这个问题。（P270 1）
public interface IComparable
{
    int CompareTo(Object other);
}

internal struct fun : Icomparable
{
    private int m_x;
    public fun(int x) {m_x = x}
    public int CompareTo(Object other)
    {
        return (m_x-((fun)other).m_x);
    }
}

public static void Main()
{
    fun v = new fun(0);
    Object o = new Object();
    int n = v.CompareTo(v);//不希望的装箱操作
    n = v.CompareTo(o);//InvalidCastException异常
}
  • 上述代码存在问题：1、不希望的装箱操作 2、缺乏类型安全性（P270 last）
//EIMI修改后版本
internal struct fun : IComparable
{
    private int m_x;
    public fun(int x) {m_x = x}
    public int CompareTo(Object other)
    {
        return (m_x-((fun)other).m_x);
    }
//定义接口类型的变量会再次失去编译时的类型安全性，且会再次发生装箱
    int IComparable.CompareTo(Object other)
    {
        return CompareTo((fun)other);
    }
}

谨慎使用显示接口方法实现

  • EIMI问题：1、没有文档解释类型具体如何实现一个EIMI方法名也没有visual studio只能感知支持。2、值类型的实例在转换成接口时装箱3、EIMI不能由派生类调用（P271 last）

设计：基类还是接口

  • 基类还是接口的选择思路：1、IS-A对比CAN-DO关系（IS-A代表属于，a属于b。CAN-DO代表能做某事，类型能将自己的实例转化为另一个类型）2、易用性 3、一致性实现 4、版本控制（P274 1）

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