三谈多态（c#描述）——善用virtual

[BEYONDcsharp]

三谈多态（c#描述）——善用virtual
（原文是Nicrosorft用ObjectPasacl写的，感觉此文不错，遂改用c#描述,希望Nicrosorft原谅没在你同意之下，便善做主张，如果您不同意，我会删掉此贴）————BeyondCsharp
多态性，是一种能给程序带来灵活性的东西。看过《设计模式》的程序员应该都知道，相当多的模式（几乎所有）都是依靠多态来实现的，以此给程序提供可扩展、可重用性。在《再谈多态——向上映射及VMT／DMT》一文中，提到了多态性是依赖于虚函数／虚方法（即动态绑定）来实现的，也介绍了虚函数／虚方法（virtual）的实现方法。那么本文就来谈一下，如何使用virtual、善用virtual来获取多态性给我们带来的灵活性。
　　
　　实例是最好的教材，因此本文还是假设一个需求，写一个实例来讲解。不过，我想没有必要给出所有源码，因此在本文中有些实现的代码会粗略带过。另外，本文所有代码均为C#l语言编写，实现环境为VS.NET。
　　
　　假设我们要编写一个纯文本内的编辑器，也就是记事本（呵呵，别嫌例子老套，记事本程序在相当多方面都是很好的教材），编辑控件我们一般会用RichTextBox，但是它们的功能都不甚强大，也许我们目前没有，但日后会找到一个更好的第三方文本编辑控件（比如，支持语法着色的）。因此，我们必须为未来的改进留下方便之门，否则到时候再重写全部程序真是太傻了。
　　
　　界面层（菜单响应、状态显示等）对文本编辑器控件的控制的代码对于所有编辑器来说都是类似的，应该可以被重用。那么就必须将界面层的代码与编辑器控件的控制代码隔离开来。
　　
　　如何隔离？我们可以为所有的编辑器控件指定一个公共的接口（抽象类），界面层只看得到这个接口，只使用接口提供的功能，那么，我们更换任何编辑器控件时，都不必更改界面层的代码了。
　　
　　首先，抽象出编辑器的基本操作，如：Load（打开文本）、Save（保存到文件）、Copy（复制到剪贴板）等等，将这些操作作为public方法。其次，考虑这些操作中有哪些会涉及到具体相关控件的，对于这些操作，你有两种选择：1、如果完全依赖控件本身的，可以选择将其定义为虚方法或抽象虚方法（即C++中的纯虚函数）；2、如果只是有部分代码依赖控件本身的，将这部分操作抽象到一个protected的抽象虚方法中，而将相同的部分代码写在基类中，并由基类的方法中调用protected的抽象虚方法。
　　
　　如果还没有完全明白，请看代码：
//抽象类
public abstract class Editor
{
public Editor()
{
}

private string m_FileName;
private string FileName
{
get
{
return m_FileName;
}
set
{
m_FileName=value;
}
}

public bool Load(string FileName)
{
if (DoLoad(FileName))
{
m_FileName=FileName;
}
return true;
}

public bool Save()
{
this.SaveAs(m_FileName);
return true;
}
protected abstract bool DoLoad(string FileName);
public abstract bool SaveAs(string FileName);
// ... 其他需要的操作，由需求而定

}
　　
　　好，我们来详细说明一下Editor为什么是这个样子的。其有一个私有成员，保存编辑器所对应的文件名。然后看public部分，它至少提供了三个操作：Load——从某文件中读取文本到编辑器；Save——将文本保存到文件，文件名为m_FileName所保存的；SaveAs——以指定的一个文件名保存文本。

　　三个操作中，SaveAs为抽象虚方法，因为它的实际动作与每个编辑控件相关，而基类本身并不知道该如何保存文件。

　　Save和Load都是非虚方法，其中Save的任务很简单，就是将文本以m_FileName所保存的文件名保存，其实现可以是调用抽象的SaveAs，只需要将文件名传给SaveAs即可。基类完全可以确定如何完成Save（因为它可以保证派生类实现了SaveAs），因此其为非虚方法。

　　而Load呢？Load操作的步骤是：1、将文本从文件中读取到编辑器控件中；2、将m_FileName的值设置为所读取的文件名。其中第一个步骤与具体编辑器控件相关，应该是由派生类去实现它，第二个步骤派生类无法实现，因为派生类看不到私有的m_FileName成员。但即使把m_FileName移到protected节中，以使派生类可以访问它，也并非好办法，因为这样的话，在实现每个派生类时，都要记住设置m_FileName的值，这不仅造成代码重复（每个派生类都要这样做），而且这不应该是派生类的义务。因为m_FileName应该是基类的内部实现，对外不可见。因此，第二个步骤应该由基类来完成。如何达成这个目的呢？

　　我们可以注意到，protected节中有一个DoLoad方法，它就被用来完成第一个步骤——每个编辑器控件去将文本读入编辑器。然后，DoLoad由Load方法中被选择在适当的时机调用。
　　　在该派生类中，有一个私有成员，RichTextBox控件的实例。然后覆盖（override）了基类的两个抽象虚方法：DoLoad和Save。
　　其实现如下：
public class RichTextEditor:Editor
{
public RichTextEditor()
{
m_Editor=new System.Windows.Forms.RichTextBox();
// 接着完成将TMemo实例置于界面上显示出来等操作，省略
}
private System.Windows.Forms.RichTextBox m_Editor;

protected override bool DoLoad(string FileName)
{
m_Editor.LoadFile(FileName);
return true;
}

public override bool SaveAs(string FileName)
{
m_Editor.SaveFile(FileName);
return true;
}
// ...其它需要的操作
}　　
　　　很好，这样的实现已经可以使个部分运作正常了。如果，今后找到更好的编辑器控件，只需要从Editor派生，再实现一个XXXEditor类即可，其他部分的代码不用作任何改动。而且，具体实现的TXXXEditor类中的代码，只和具体控件本身特性相关（如：读取、保存文件的方法），而公共逻辑也已经在Editor类中实现了。
　　
　　virtual的使用方法，基于笔者个人认识与经验：
　　
　　1、如果基类不知道如何实现某方法（只有派生类知道），而基类的其他方法又必须使用该方法，则把该方法声明为抽象虚方法—— virtual; abstract;（即C++的纯虚函数）。
　　
　　2、如果基类能够为某方法提供一种默认实现，但派生类可能完全重写这个实现，则将该方法声明为虚方法—— virtual;并实现默认算法。

　　3、如果基类能够且必须提供某方法的部分的实现，而派生类必须提供另一部份的实现，则将该方法声明为非虚方法，并在基类中为其配套提供一个虚方法或抽象虚方法，以允许由基类本身调用和被派生类覆盖。犹如上例中的Load与DoLoad。
　　
　　善用virtual，善用多态，你的代码将更具灵活性！