C# 面向对象 - 抽象类与接口

12.1 抽象类

定义抽象类

public abstract class Shape
{
    // 抽象属性
    public abstract double Area { get; }
    
    // 抽象方法
    public abstract double CalculatePerimeter();
    
    // 普通方法
    public void Display()
    {
        Console.WriteLine($"面积: {Area:F2}");
    }
}

实现抽象类

public class Rectangle : Shape
{
    public double Width { get; set; }
    public double Height { get; set; }
    
    public override double Area => Width * Height;
    
    public override double CalculatePerimeter()
    {
        return 2 * (Width + Height);
    }
}

public class Circle : Shape
{
    public double Radius { get; set; }
    
    public override double Area => Math.PI * Radius * Radius;
    
    public override double CalculatePerimeter()
    {
        return 2 * Math.PI * Radius;
    }
}

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12.2 抽象类特点

• 不能直接实例化
• 可以包含抽象成员和普通成员
• 派生类必须实现所有抽象成员
• 用于定义相关类的共同基类

// Shape shape = new Shape();  // 错误：不能实例化抽象类

Shape rect = new Rectangle { Width = 5, Height = 3 };
Console.WriteLine(rect.Area);  // 15

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12.3 接口定义

基本接口

public interface IRepository<T>
{
    void Add(T item);
    void Remove(T item);
    T GetById(int id);
    IEnumerable<T> GetAll();
}

接口实现

public class ProductRepository : IRepository<Product>
{
    private List<Product> _products = new();
    
    public void Add(Product item) => _products.Add(item);
    
    public void Remove(Product item) => _products.Remove(item);
    
    public Product GetById(int id) => _products.FirstOrDefault(p => p.Id == id);
    
    public IEnumerable<Product> GetAll() => _products;
}

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12.4 接口特点

• 只能包含方法、属性、事件、索引器签名
• 所有成员默认 public，不能指定访问修饰符
• 类可以实现多个接口
• 接口可以继承接口

public interface IDrawable
{
    void Draw();
}

public interface IColorable
{
    string Color { get; set; }
}

// 多接口实现
public class Circle : IDrawable, IColorable
{
    public void Draw() => Console.WriteLine("绘制圆形");
    public string Color { get; set; }
}

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12.5 显式接口实现

public interface IWorker
{
    void Work();
}

public interface IManager
{
    void Work();
}

public class TeamLead : IWorker, IManager
{
    // 显式实现
    void IWorker.Work()
    {
        Console.WriteLine("执行具体工作");
    }
    
    void IManager.Work()
    {
        Console.WriteLine("管理团队工作");
    }
    
    // 需要转换接口才能调用
    public void DoWork()
    {
        ((IWorker)this).Work();
        ((IManager)this).Work();
    }
}

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12.6 接口继承

public interface IAnimal
{
    void Eat();
}

public interface IFlyable
{
    void Fly();
}

// 接口继承
public interface IBird : IAnimal, IFlyable
{
    void LayEggs();
}

public class Eagle : IBird
{
    public void Eat() => Console.WriteLine("鹰吃肉");
    public void Fly() => Console.WriteLine("鹰飞翔");
    public void LayEggs() => Console.WriteLine("鹰下蛋");
}

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12.7 默认接口方法（C# 8+）

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
    
    // 默认实现
    void LogError(string message)
    {
        Log($"ERROR: {message}");
    }
    
    void LogWarning(string message)
    {
        Log($"WARNING: {message}");
    }
}

public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message)
    {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

// 使用默认方法
ILogger logger = new ConsoleLogger();
logger.LogError("Something went wrong");

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12.8 抽象类 vs 接口

特性	抽象类	接口
实例化	不能	不能
成员实现	可以有	C# 8+ 可以有默认实现
字段	可以有	不能有
构造函数	可以有	不能有
继承	单继承	多实现
访问修饰符	支持	默认 public
用途	“是什么”	“能做什么”

选择建议

// 使用抽象类：相关类共享代码
abstract class Vehicle
{
    public abstract void Start();
    public void Stop() => Console.WriteLine("停止");
}

// 使用接口：定义能力
interface ISerializable
{
    string Serialize();
}

interface IComparable<T>
{
    int CompareTo(T other);
}

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12.9 本章小结

• 抽象类使用 abstract 关键字，不能实例化
• 抽象成员必须在派生类中实现
• 接口定义契约，类可实现多个接口
• 显式接口实现解决命名冲突
• 接口可以继承其他接口
• C# 8+ 支持默认接口方法
• 抽象类用于”是什么”，接口用于”能做什么”

练习题

1. 创建抽象类 Employee，派生 Manager 和 Developer
2. 定义 IPrintable 接口，实现打印功能
3. 使用显式接口实现解决冲突
4. 以下代码能否编译？

   interface ITest { void Method(); }
   class Test : ITest { private void Method() { } }