CSBasicCourse2ndedPodbelsky / CSBasicCourse2ndedPodbelsky
.pdfимя_интерфейса спецификация_базы_интерфейсаopt тело_интерфейсаopt
Необязательные модификаторы интерфейса "модификатор:модификаторы |
|
||||
интерфейса" |
это: new, public, protected, internal, private. Все перечисленные |
|
|||
модификаторы |
"модификатор" нам уже знакомы. Обратите внимание, что для |
|
|||
интерфейса нельзя использовать модификатор static. |
|
|
|||
interface |
– служебное слово |
"служебное слово: |
interface" , вводящее |
||
объявление интерфейса "объявление интерфейса" ; |
|
|
|||
Имя_интерфейса "имя_интерфейса" |
– идентификатор, выбираемый автором |
||||
интерфейса. Принято начинать имя интерфейса с заглавной буквы I, за которой |
|
||||
помещать осмысленное название, которое тоже начинается с заглавной буквы. |
|
||||
Спецификация_базы_интерфейса |
"спецификация_базы_интерфейса" |
– |
|||
предваряемый двоеточием список интерфейсов, производными от которых является данный интерфейс. В отличие от наследования классов, где может быть только один базовый класс, базовых интерфейсов может быть любое количество.
Тело_интерфейса "тело_интерфейса" – заключённая в фигурные скобки последовательность деклараций (описаний или прототипов "прототип" ) членов
интерфейса. Ими могут быть (как мы уже отметили):
декларация метода;
декларация свойства;
декларация индексатора;
декларация события.
В любую из перечисленных деклараций членов интерфейса может входить
только модификатор new "модификатор: new" . Его роль та же что и в декларациях членов класса. Другие модификаторы в декларации членов интерфейса не входят.
По умолчанию все члены интерфейса являются открытыми, т.е. им приписывается
статус доступа, соответствующий модификатору public. Формат простейшего
объявления интерфейса "объявления интерфейса" (без спецификации базы): interface имя_интерфейса
{
тип имя_метода(спецификация_параметров); тип имя_свойства{get; set;}
тип this [спецификация_индекса] {get; set;} event обработчик_события имя_события;
}
Как видно из формата, ни один из членов интерфейса не содержит операторов,
задающих конкретные действия. В интерфейсе только прототипы "прототип"
методов "прототип:прототипы методов" , свойств "прототип:прототипы свойств" ,
индексаторов "прототип:прототип индексаторов" , событий "прототип:прототипы событий" . Прежде чем давать другие пояснения, приведём пример объявления интерфейса (с прототипами методов и свойств):
interface IPublication { |
// интерфейс публикаций |
void write(); |
// готовить публикацию |
void read(); |
// читать публикацию |
string Title { set; get; } |
// название публикации |
} |
|
В данном примере интерфейс, с именем IPublication специфицирует функциональность классов, которые могут представлять публикации – такие объекты, как статья, доклад, книга. В соответствии с данным интерфейсом публикации можно писать – у реализующих интерфейс классов должен быть метод write(). Публикации можно читать – в интерфейсе есть прототип метода read().
Свойство Title должно обеспечивать получение и задание в виде строки названия публикации.
Больше никаких возможностей (никакой функциональности) интерфейс
IPublication не предусматривает. Данный интерфейс не может ничего предполагать о таких характеристиках публикаций как фамилия автора, год издания, число страниц и т.п. Эти сведения могут появиться только у конкретных объектов тех классов, которые реализуют интерфейс IPublication.
В объявлении интерфейса IPublication отсутствует модификатор доступа – по
умолчанию этот интерфейс доступен в том пространстве имён, которому принадлежит его объявление. Для интерфейса IPublication не указана спецификация базы, то есть IPublication не является наследником никакого другого пользовательского интерфейса.
Членами интерфейса IPublication являются прототипы двух методов write(), read(). Если сравнить их с объявлениями абстрактных методов в абстрактном классе, то следует отметить отсутствие модификаторов. По-существу, метод интерфейса, например, write() в IPublication играет роль абстрактного метода класса, но модификатор abstract для прототипа метода в интерфейсе не нужен (и
будет ошибочен). Чуть позже мы покажем, что интерфейс является ссылочным типом и можно объявлять ссылки–переменные с типом интерфейса. Такие ссылки позволяют получать доступ к реализациям методов интерфейса. В этом отношении прототип метода интерфейса "прототип:прототип метода интерфейса" выступает в роли виртуальной функции базового класса. Однако, модификатор virtual в
интерфейсе нельзя использовать в прототипе метода. Так как допустимо наследование интерфейсов (мы его пока не рассматривали), то следует обратить внимание на невозможность появления в прототипе метода интерфейса и модификатора override. (Модификатор new допустим.)
Всё сказанное об особенностях деклараций методов относится и к членам-
свойствам и членам-индексаторам интерфейса.
14.3. Реализация интерфейсов
Прежде чем рассмотреть реализацию интерфейса "реализация интерфейса" ,
уточним отличия интерфейсов от абстрактных классов. Наиболее важное отличие состоит в том, что при наследовании классов у каждого класса может быть только один базовый класс – множественное наследование классов "класс:множественное наследование классов" в языке C# невозможно. При построении класса на основе
интерфейсов их может быть любое количество. Другими словами класс может реализовать сколько угодно интерфейсов, но при этом может иметь только один базовый класс. В интерфейсе не определяются поля и не может быть конструкторов. В интерфейсе нельзя объявлять статические методы.
Как и для абстрактных классов невозможно определить объект с помощью интерфейса.
Чтобы интерфейсом можно было пользоваться, он должен быть реализован классом или структурой. В этой главе рассмотрим реализацию интерфейсов с помощью классов. Синтаксически отношение реализации интерфейса обозначается включением имени интерфейса в спецификацию базы класса. Напомним формат объявления класса со спецификацией базы (для простоты не указаны
модификаторы класса):
class имя_класса спецификация_базы
{
объявления_членов_класса
}
Спецификация базы класса "класс:спецификация базы класса" в этом случае
имеет вид:
:имя_базового_классаopt, список_интерфейсовopt
Имя базового класса (и следующая за ним запятая) могут отсутствовать. В
списке интерфейсов через запятые помещаются имена тех интерфейсов, которые должен реализовать класс. В спецификацию базы класса может входить только один базовый класс и произвольное число имён интерфейсов. При этом должно выполняться обязательное условие – класс должен реализовать все члены всех интерфейсов, включённых в спецификацию базы. Частный случай – класс,
реализующий только один интерфейс: class имя_класса: имя_интерфейса
{
объявления_членов_класса
}
Реализацией члена интерфейса "реализация члена интерфейса" является его полное определение в реализующем классе, снабженное модификатором доступа
public.
Сигнатуры и типы возвращаемых значений методов, свойств и индексаторов в
реализациях и в интерфейсе должны полностью совпадать.
Покажем на примерах, как при построении класса на основе интерфейса класс
реализует его методы, свойства и индексаторы. Реализацию событий нужно
рассмотреть позднее в главе, посвящённой событиям.
В следующей программе (14_01.cs) интерфейс IPublication, реализуется классом Item – "заметка в газете".
// 14_01.cs - Интерфейс и его реализация
using System; |
// интерфейс публикаций |
interface IPublication { |
|
void write(); |
// готовить публикацию |
void read(); |
// читать публикацию |
string Title { set; get; } |
// название публикации |
} |
{ // заметка в газете |
class Item : IPublication |
|
string newspaper = "Известия"; // название газеты |
|
string headline; |
// заголовок статьи |
public string Title { |
// реализация свойства |
set { headline = value; } |
|
get { return headline; } |
|
} |
// реализация метода |
public void write() { |
|
/* операторы, имитирующие подготовку статьи */
}
public void read() { // реализация метода
/*операторы, имитирующие чтение статьи */
Console.WriteLine(@"Прочёл в газете ""{0}""статью ""{1}"".", newspaper, Title);
}
}
class Program
{
static void Main() { Console.WriteLine("Publication!"); Item article = new Item(); article.Title = "О кооперации"; article.read();
}
}
Результат выполнения программы:
Publication!
Прочёл в газете "Известия"статью "О кооперации".
Класс Item кроме реализаций членов интерфейса включает объявления закрытых полей: newspaper (название газеты) и headline (заголовок статьи). Для простоты в класс не включён конструктор и только условно обозначены операторы методов write() и read(). Реализация свойства Title приведена полностью – аксессоры get и set позволяют получить и задать название статьи, представляемой конкретным объектом класса Item. В методе Main() нет ничего незнакомого читателю – определён объект класса Item и ссылка articte на него. С помощью обращения arcticle.Title задано название статьи.
В UML для изображения интерфейсов применяется та же символика, что и для классов (см. рис. 14.1). Конечно, имеется отличие – в верхней части, после имени интерфейса помещается служебное слово Interface. Тот факт, что класс реализует интерфейс, отображается с помощью специального символа и имени интерфейса над прямоугольником, представляющим класс.
Рис 14.1. Диаграмма классов с интерфейсом для программы 14_01.cs
В качестве второго примера рассмотрим интерфейс, реализация членов которого позволит получать целочисленные значения членов числовых рядов
(Шилдт [14]): |
|
interface ISeries { |
// восстановить начальное состояние |
void setBegin(); |
|
int GetNext { get; } |
// вернуть очередной член ряда |
int this[int k] {get;} |
// вернуть к-й член ряда |
} |
|
Договоримся о ролях прототипов, входящих в этот интерфейс. В приведённом объявлении: setBegin() – прототип метода; GetNext – имя свойства, позволяющего получить значение очередного члена ряда и настроить объект на следующий член.
Индексатор в этом примере позволяет получить значение не очередного, а
произвольного k-го члена ряда и перевести объект в состояние, при котором свойство GetNext вернёт значение (k+1)-го члена.
Те функциональные возможности, которые приписаны членам интерфейса
ISeries, при реализации в конкретных классах могут быть изменены. Но в этом случае нарушается общий принцип применения интерфейсов. Поэтому в примерах конкретных классов будем придерживаться описанных соглашений о ролях членов интерфейса ISeries.
Интерфейс ISeries можно реализовать для представления разных числовых рядов. Вот, например, регулярные числовые последовательности, которые можно
представить классами, реализующими интерфейс ISeries: 1,1,2,3,5,8,13, … – Ряд Фибоначчи: ai=ai-2+ai-1, где i>2; a1=1, a2=1;
1,3,4,7,11,18,29, … – Ряд Лукаса: ai=ai-2+ai-1, где i>2; a1=1, a2=3; 1,2,5,12,29,70, … – Ряд Пелла: ai=ai-2+2*ai-1, где i>2; a1=1, a2=2.
В следующей программе на основе интерфейса ISeries определен класс,
представляющий в виде объектов фрагменты ряда Пелла (см. также рис 14.2).
// 14_02.cs - Интерфейс и его реализация using System;
interface ISeries // интерфейс числовых рядов
{
void setBegin( ); |
|
// задать начальное состояние |
int GetNext { get; } |
|
// вернуть очередной член ряда |
int this[int k] { get; } // вернуть к-й член ряда |
||
} |
// Ряд Пелла: 1, 2, 5, 12,... |
|
class Pell : ISeries |
||
{ |
// два предыдущих члена ряда |
|
int old, last; |
||
public Pell() { setBegin( ); } // конструктор |
||
public void setBegin( ) |
// задать начальное состояние |
|
{ old = 1; last = 0; } |
|
// вернуть следующий после last |
public int GetNext |
|
|
{ |
|
|
get {
int now = old + 2 * last;
old = last; last = now; return now;
}
}
public int this[int k] // вернуть к-й член ряда
{
get {
int now = 0; setBegin( );
if (k <= 0) return -1; for (int j = 0; j < k; j++)
now = GetNext; return now;
}
}
public void seriesPrint(int n)
{ // вывести n членов, начиная со следующего for (int i = 0; i < n; i++)
Console.Write(GetNext + "\t"); Console.WriteLine( );
}
}
class Program
{
static void Main()
{
Pell pell = new Pell( ); pell.seriesPrint(9); Console.WriteLine("pell[3] = " + pell[3]); pell.seriesPrint(4);
pell.seriesPrint(3);
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
} |
Результат выполнения программы: |
|
|
||||||
1 |
408 |
985 |
|||||||
2 |
5 |
12 |
29 |
70 |
169 |
||||
pell[3] = 5 |
70 |
169 |
|
|
|
|
|
||
12 |
29 |
|
|
|
|
|
|||
408 |
985 |
2378 |
|
|
|
|
|
||
Кроме реализации членов интерфейса ISeries в классе Pell объявлен метод seriesPrint( ). Он выводит значения нескольких членов ряда, следующих за текущим.
Количество членов определяет аргумент метода seriesPrint( ). После выполнения метода состояние ряда изменится – текущим членом станет последний выведенный
член ряда. Обратите внимание, что при реализации индексатора нумерация членов ряда начинается с 1.
Рис 14.2. Диаграмма классов с интерфейсом для программы 14_02.cs
Обратите внимание, что в реализации интерфейса заголовок метода должен
полностью совпадать с заголовком прототипа этого метода в интерфейсе (за исключением появления модификатора доступа). Соответствие должно быть и при реализации других членов интерфейса.
В наших примерах интерфейсы и реализующие их классы размещены в одном
файле. Если интерфейс объявлен не в том файле, где выполняется его реализация,
то объявление интерфейса необходимо снабдить соответствующим модификатором
доступа. |
|
В приведённых выше программах классов |
Item и Pell была использована |
неявная реализация членов интерфейсов |
"интерфейс:неявная реализация |
интерфейсов" . Термин "неявная" употребляется для обозначения того, что в объявлении класса, реализующего интерфейс, не применяются квалифицированные имена членов интерфейса и их реализации снабжаются обязательным модификатором public.
Когда один класс реализует несколько интерфейсов, возможны совпадения имён членов из разных интерфейсов. Для разрешения такой конфликтной ситуации в классе, реализующем интерфейс, используется квалифицированное имя члена интерфейса. Здесь существует ограничение – такая реализация члена называется явной и она не может быть открытой, то есть для неё нельзя использовать модификатор public. Подробнее об особенностях явной реализации интерфейсов можно узнать из работ [1, 2, 8].
14.4. Интерфейс как тип
Несмотря на то, что нельзя создавать экземпляры (объекты) интерфейсов, но
интерфейс как и класс в языке C# является ссылочным типом. Подобно тому, как можно объявлять ссылку, имеющую тип абстрактного класса, разрешено объявлять ссылку с типом интерфейса "ссылка с типом интерфейса" . Такая ссылка может быть равноправно связана с объектом любого класса, который реализовал данный интерфейс. С помощью такой ссылки возможно получить доступ ко всем членам класса, реализующим соответствующие члены интерфейса. Однако ссылка с типом интерфейса не позволяет получить доступ к членам класса, которые отсутствовали в интерфейсе, но были добавлены в класс, реализующий интерфейс.
Интерфейс как тип "интерфейс как тип" может специфицировать параметр
метода, может определять тип возвращаемого методом значения, может определять тип элементов массива. Рассмотрим эти возможности на иллюстративных примерах.
Определим интерфейс, специфицирующий средства обработки геометрических
фигур: |
// интерфейс геометрической фигуры |
interface IGeo { |
|
void transform(double coef); // преобразовать размеры |
|
void display(); |
// вывести характеристики |
} |
|
В приведённом интерфейсе нет сведений о конкретных особенностях тех геометрических фигур, классы которых могут реализовать IGeo. Например, ничего не ограничивает размерность пространства, в котором определены фигуры.
Возможности преобразований фигур с помощью реализаций метода transform()
могут быть достаточно произвольными. Самыми разными могут быть сведения о фигурах, выводимые реализациями метода display().
Определим два класса, реализующих интерфейс IGeo: Circle – круг и Cube –
куб. Поле double rad в классе Circle – это радиус круга. Поле double rib в классе
Cube – ребро куба. Реализация метода transform() в обоих классах изменяют линейные размеры (rad и rib) в заданное параметром число раз.
Чтобы продемонстрировать применимость интерфейсной ссылки в качестве