第6章 类
第1章简单介绍了如何声明一个名为HelloWorld的新类。第2章介绍了C#内置的基元类型。学习了控制流程以及如何声明方法之后，就可以学习如何定义自己的类型了。这是任何C#程序的核心构造。正是由于C#支持类以及根据类来创建对象，所以我们说C#是一种面向对象的语言。
本章介绍C#面向对象编程的基础知识。重点在于如何定义类，可将类理解成对象的模板。
在面向对象编程中，之前学过的所有结构化的、基于控制流的编程构造仍然适用。但将那些构造封装在类中，可以创建更大、更有条理以及更容易维护的程序。从结构化的、基于控制流程的程序转向面向对象的程序，是因为面向对象编程提供了一个额外的组织层次。结果是较小的程序在某种程度上得到了简化。但更重要的是，现在更容易创建较大的程序，因为程序中的代码得到了更好的组织。
面向对象编程的一个关键优势是不必从头创建新程序，而是可以将现有的一系列对象组装到一起，用新功能扩展类，或添加更多的类。
还不熟悉面向对象编程的读者应阅读“初学者主题”获得对它的初步了解。“初学者主题”以外的内容将着重讨论如何使用C#进行面向对象编程，并假定读者已熟悉了面向对象思维模式。
为支持封装，C#必须支持类、属性、访问修饰符以及方法等构造。本章着重讨论前三种，方法已在第5章讨论。掌握这些基础知识之后，第7章将讨论如何通过面向对象编程实现继承和多态性。
初学者主题：面向对象编程(OOP)
如今，成功编程的关键在于提供恰当的组织和结构，以满足大型应用程序的复杂需求。面向对象编程能很好地实现该目标。有多好呢？可以这样说，开发者一旦熟悉了面向对象编程，除非写一些极为简单的程序，否则很难回到结构化编程。
面向对象编程最基本的构造是类。一组类构成了编程抽象、模型或模板，通常对应现实世界的一个概念。例如，OpticalStorageMedia（光学存储媒体）类可能有一个Eject()方法，用于从播放机弹出光盘。OpticalStorageMedia类是现实世界的CD/DVD播放机对象的编程抽象。
类是面向对象编程的三个主要特征——封装、继承和多态性——的基础。
封装
封装旨在隐藏细节。必要的时候细节仍可访问，但通过巧妙地封装细节，大的程序变得更容易理解，数据不会被不慎修改，代码也变得更容易维护（因为对一处代码进行修改所造成的影响被限制在封装的范围之内）。方法就是封装的一个例子。虽然可以将代码从方法中拿出直接嵌入调用者的代码中，但将特定的代码重构成方法，能享受到封装所带来的好处。
继承
考虑这个例子：DVD是光学存储媒体的一个类型。它具有特定的存储容量，能容纳一部数字电影。CD也是光学存储媒体的一个类型，但它具有不同特征。CD上的版权保护有别于DVD的版权保护，两者存储容量也不同。无论是CD还是DVD，它们都有别于硬盘、U盘和软盘。虽然所有这些都是“存储媒体”，但分别具有不同的特征——即使一些基本功能也是不同的，比如所支持的文件系统，以及媒体的实例是只读的还是可读可写的。
面向对象编程中的继承允许在这些相似但又不同的物件之间建立“属于”（is a）关系。可合理地认为DVD和CD都“属于”存储媒体。因此它们都具有存储能力。类似地，CD和DVD都“属于”光学存储媒体，后者又“属于”存储媒体。
为上面提到的每种存储媒体类型都定义一个类，就得到一个类层次结构，它由一系列“属于”关系构成。例如，可将基类型（所有存储媒体都从它派生）定义成StorageMedia（存储媒体）。CD、DVD、硬盘、U盘和软盘都属于StorageMedia。但CD和DVD不必直接从StorageMedia派生。相反，可从中间类型OpticalStorageMedia（光学存储媒体）派生。可用一幅UML（Unified Modeling Language，统一建模语言）风格的类关系图来查看类层次结构，如图6.1所示。
图6.1 类层次结构
继承关系至少涉及两个类，其中一个是另一个更具体的版本。图6.1中的HardDrive是更具体的StorageMedia。反之不成立，因为StorageMedia的一个实例并非肯定是HardDrive。如图6.1所示，继承涉及的类可能不止两个。
更具体的类型称为派生类型或子类型。更常规的类型称为基类型或者超类型。也经常将基类型称为“父”类型，将派生类型称为它的“子”类型。虽然这种说法很常见，但会带来混淆。“子”毕竟不是一种“父”！本书将采用“派生类型”和“基类型”的说法。
为了从一个类型派生或继承，需对类型进行特化，这意味着要对基类型进行自定义，为满足特定需求而调整它。基类型可能包含所有派生类型都适用的实现细节。
继承最关键的一点是所有派生类型都继承了基类型的成员。派生类型中可以修改基类型的成员，但无论如何，派生类型除了自己显式添加的成员，还包含了基类型的成员。
可用派生类型以一致性的层次结构组织类。在这个层次结构中，派生类型比它们的基类型更特别。
多态性
多态性这个词由一个表示“多”（poly）的词根和一个表示“态”（morph）的词根构成。讲到对象时，多态性意味着一个方法或类型可具有多种形式的实现。假定有一个媒体播放机，它既能播放音乐CD，也能播放包含MP3歌曲的DVD。但Play()方法的具体实现会随着媒体类型的变化而变化。在一个音乐CD对象上调用Play()方法，或者在一张音乐DVD上调用Play()方法，都能播放出音乐，因为每种类型都理解自己具体如何“播放”。媒体播放机唯一知道的就是公共基类型OpticalStorageMedia以及它定义了Play()方法签名的事实。多态性使不同类型能自己处理一个方法的实现细节，因为多个派生类型都包含了该方法，每个派生类型都共享同一个基类型（或接口），后者也包含了相同的方法签名。