virtual关键字的本质是什么?

时间:2023-03-09 16:28:50
virtual关键字的本质是什么?

MSDN上对virtual方法的解释:试着翻译如下

当一个方法声明包含virtual修饰符,这个方法就是虚方法。如果没有virtual修饰符,那么就不是虚方法。

非虚方法的实现是不变的:不管该方法是被声明该方法的类的实例调用,还是该类的子类所调用,实现的结果都是一样。相比之下,虚方法会在子类中被取代。取代继承的虚方法的过程就是override。

在一个虚方法的调用中,方法所在的实例的运行时类型决定了实际哪个方法要被实现。在一个非虚方法的调用中,实例的编译时类型(编译时类型与运行时类型的区别)是决定性因素。准确地说,当一个参数列表为A,名叫N的方法在编译时类型C和运行时类型R的实例上调用时(R或者是C或者是C的子类),调用过程如下进行:

  • 首先,重载决议应用在C,N和A上,去从方法集合中选择一个在C中声明并继承的特定的方法M。
  • 然后,如果M是非虚方法,M就被调用。
  • 否则,M是虚方法,R中M派生程度最大的方法的实现被调用。

对于声明或继承于一个类的每个虚方法,相对于那个类都有一个派生程度最大的实现。对于每一个类R,派生程度最大的虚方法实现如下定义:

  • 如果R包含M的virtual声明,那么这就是M的派生程度最大的实现。
  • 否则,如果R包含M的override,那么,这就是M的派生程度最大的实现。
  • 否则,R的M派生程度最大的实现与R的直接父类的M最大派生程度最大实现相同。
using System;
class A
{
public void F() { Console.WriteLine("A.F"); }
public virtual void G() { Console.WriteLine("A.G"); }
}
class B: A
{
new public void F() { Console.WriteLine("B.F"); }
public override void G() { Console.WriteLine("B.G"); }
}
class Test
{
static void Main() {
B b = new B();
A a = b;
a.F();
b.F();
a.G();
b.G();
}
}

结果:

A.F
B.F
B.G
B.G

这么一大段,实在很难看懂。最后,根据《你必须知道的.NET》一书的对继承本质的描述,感觉清晰了一些。试着归纳如下:

对于给定的两个类:

   class A
{
public virtual void F()
{
Console.WriteLine("A.F");
}
}
class B :A
{
public override void F()
{
Console.WriteLine("B.F");
}
}

以及程序:

A a=new B();
a.F();//"B.F"

到底发生了什么呢?

根据下图:

virtual关键字的本质是什么?

显然A是编译时类型,指向了作为运行时类型B的实例。

当new B()时,首先将B的父类A所有的虚方法都复制了一份,然后和B中自己所有的方法对比,如果B中有override的虚方法,则以子类的方法替换父类的方法,同时添加子类其他的新方法。

因此,结果是B中的方法被执行。

另一个例子:

    class Z
{
public virtual void F1()
{
Console.WriteLine("Z.F");
}
}
class E:Z
{
public string type = "eType";
public override void F1()
{
Console.WriteLine(type);
}
}
class F : E
{
public string type = "fType";
public override void F1()
{
Console.WriteLine(type);
}
}
E e=new F();
Console.WriteLine(e.type);
e.F1();

结果出我意外:e.type里是eType,而e.F1()则是fType。

后者不难理解,因为是override,而前者是因为其为E类型,会首先访问离E类型创建最近的字段或方法。

最后,仍旧是MSDN上的一个例子

 class A
{
public virtual void F() { Console.WriteLine("A.F"); }
}
class B : A
{
public override void F() { Console.WriteLine("B.F"); }
}
class C : B
{
new public virtual void F() { Console.WriteLine("C.F"); }
}
class D : C
{
public override void F() { Console.WriteLine("D.F"); }
}
            D d = new D();
A a = d;
B b = d;
C c = d;
a.F();
b.F();
c.F();
d.F();

结果依次是:

B.F

B.F

D.F

D.F

两个D.F的结果好理解,为什么前两个是B.F呢?

因为d中其实有两个方法,一个是被隐藏的F(),其实现是B.F,另一个是显式的F(),其实现是D.F。根据”new则看类型,override只管新“,因为类型为A和B,那么其结果就为被隐藏的B.F。