Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Эндрю Троелсен

    // Поддерживать этот "полиморфный интерфейс".

    // могут только производные типы.

    // Классы в других иерархиях не имеют доступа

    // к данному абстрактному члену

    public abstract object Clone();

  }

}

При таком определении поддерживать метод Clone() способны только классы, расширяющие CloneableType. Если создается новый набор классов, которые не расширяют данный базовый класс, то извлечь пользу от такого полиморфного интерфейса не удастся. К тому же вы можете вспомнить, что язык C# не поддерживает множественное наследование для классов. По этой причине, если вы хотите создать класс MiniVan, который является и Car, и CloneableType, то поступить так, как показано ниже, не удастся:

// Недопустимо! Множественное наследование для классов в C# невозможно

public class MiniVan : Car, CloneableType

{

}

Несложно догадаться, что на помощь здесь приходят интерфейсные типы. После того как интерфейс определен, он может быть реализован любым классом либо структурой, в любой иерархии и внутри любого пространства имен или сборки (написанной на любом языке программирования .NET Core). Как видите, интерфейсы являются чрезвычайно полиморфными. Рассмотрим стандартный интерфейс .NET Core под названием ICloneable, определенный в пространстве имен System. В нем определен единственный метод по имени Clone():

public interface ICloneable

{

  object Clone();

}

Во время исследования библиотек базовых классов .NET Core вы обнаружите, что интерфейс ICloneable  реализован очень многими на вид несвязанными типами (System.Array, System.Data.SqlClient.SqlConnection, System.OperatingSystem, System.String и т.д.). Хотя указанные типы не имеют общего родителя (кроме System.Object), их можно обрабатывать полиморфным образом посредством интерфейсного типа ICloneable. Первым делом поместите в файл Program.cs следующий код:

using System;

using CustomInterfaces;

Console.WriteLine("***** A First Look at Interfaces *****n");

CloneableExample();

Далее добавьте к операторам верхнего уровня показанную ниже локальную функцию по имени CloneMe(), которая принимает параметр типа ICloneable, что позволит передавать любой объект, реализующий указанный интерфейс:

static void CloneableExample()

{

  // Все эти классы поддерживают интерфейс ICloneable.

  string myStr = "Hello";

  OperatingSystem unixOS =

    new OperatingSystem(PlatformID.Unix, new Version());

  // Следовательно, все они могут быть переданы методу,

  // принимающему параметр типа ICloneable.

  CloneMe(myStr);

  CloneMe(unixOS);

  static void CloneMe(ICloneable c)

  {

    // Клонировать то, что получено, и вывести имя.

    object theClone = c.Clone();

    Console.WriteLine("Your clone is a: {0}",

      theClone.GetType().Name);

  }

}

После запуска приложения в окне консоли выводится имя каждого класса, полученное с помощью метода GetType(), который унаследован от System.Object. Как будет объясняться в главе 17, этот метод позволяет выяснить строение любого типа во время выполнения. Вот вывод предыдущей программы:

***** A First Look at Interfaces *****

Your clone is a: String

Your clone is a: OperatingSystem

Еще одно ограничение абстрактных базовых классов связано с тем, что каждый производный тип должен предоставлять реализацию для всего набора абстрактных членов. Чтобы увидеть, в чем заключается проблема, вспомним иерархию фигур, которая была определена в главе 6. Предположим, что в базовом классе Shape определен новый абстрактный метод по имени GetNumberOfPoints(), который позволяет производным типам возвращать количество вершин, требуемых для визуализации фигуры:

namespace CustomInterfaces

{

  abstract class Shape

  {

    ...

    // Теперь этот метод обязан поддерживать каждый производный класс!

    public abstract byte GetNumberOfPoints();

  }

}

Очевидно, что единственным классом, который в принципе имеет вершины, будет Hexagon. Однако теперь из-за внесенного обновления каждый производный класс (Circle, Hexagon и ThreeDCircle) обязан предоставить конкретную реализацию метода GetNumberOfPoints(), даже если в этом нет никакого смысла. И снова интерфейсный тип предлагает решение. Если вы определите интерфейс, который представляет поведение "наличия вершин", то можно будет просто подключить его к классу Hexagon, оставив классы Circle и ThreeDCircle незатронутыми.

На заметку! Изменения интерфейсов в версии C# 8 являются, по всей видимости, наиболее существенными изменениями существующего языка за весь обозримый период. Как было ранее описано, новые возможности интерфейсов значительно приближают их функциональность к функциональности абстрактных классов с добавочной способностью классов реализовывать множество интерфейсов. В этой области рекомендуется проявлять надлежащую осторожность и здравый смысл. Один лишь факт, что вы можете что-то делать, вовсе не означает, что вы обязаны поступать так.

Определение специальных интерфейсов

Теперь, когда вы лучше понимаете общую роль интерфейсных типов, давайте рассмотрим пример определения и реализации специальных интерфейсов. Скопируйте файлы Shape.cs, Hexagon.cs, Circle.cs и ThreeDCircle.cs из решения Shapes, созданного в главе 6. Переименуйте пространство имен, в котором определены типы, связанные с фигурами, в CustomInterfасе (просто чтобы избежать импортирования в новый проект определений пространства имен). Добавьте в проект новый файл по имени IPointy.cs.

На синтаксическом уровне интерфейс определяется с использованием ключевого слова interface языка С#. В отличие от классов для интерфейсов никогда не задается базовый класс (даже System.Object; тем не менее, как будет показано позже в главе, можно задавать базовые интерфейсы). До выхода C# 8.0 для членов интерфейса не указывались модификаторы доступа (т.к. все члены интерфейса были неявно открытыми и абстрактными). В версии C# 8.0 можно также определять члены private, internal, protected и даже static, о чем пойдет речь далее в главе. Ниже приведен пример определения специального интерфейса в С#:

namespace CustomInterfaces

{

  // Этот интерфейс определяет поведение "наличия вершин".

  public interface IPointy

  {

    // Неявно открытый и абстрактный.

    byte GetNumberOfPoints();

  }

}

В интерфейсах в C# 8 нельзя определять поля данных или нестатические конструкторы. Таким образом, следующая версия интерфейса IPointy приведет к разнообразным ошибкам на этапе компиляции:

// Внимание! В этом коде полно ошибок!

public interface IPointy

{

  // Ошибка! Интерфейсы не могут иметь поля данных!