Абстрактни класове

Проблем

Нула квадратни метра

Пишеш програма за плочки на тераса. Терасата е от три части: правоъгълник 4 × 3 м, кръгла част с радиус 1 м и триъгълник с основа 2 м и височина 3 м. Има родител Shape с Area(), който връща 0, а всяка фигура го презаписва.

Колегата, който е писал Triangle, е забравил:

class Triangle : Shape
{
    public double Base { get; private set; }
    public double Height { get; private set; }

    public Triangle(double baseLength, double height)
    {
        Base = baseLength;
        Height = height;
    }
}

Shape[] terrace = { new Rectangle(4, 3), new Circle(1), new Triangle(2, 3) };
double total = 0;
foreach (Shape s in terrace)
{
    total += s.Area();
}
Console.WriteLine($"Плочки: {total:F2} м²");

Изход

Плочки: 15.14 м²

Трябва 18,14 м². Програмата не дава грешка, а поръчката е с 3 м² по-малко. Нулата на родителя е скрила липсващия метод.

А какво е new Shape()? Фигура без форма. Няма смисъл да съществува такъв обект.

Идеята

Абстрактен клас: обещание, което наследниците изпълняват

Shape не е истинска фигура. Той казва само „всяка фигура има лице“. Затова го направи абстрактен:

abstract class Shape
{
    public abstract double Area();
}

• Абстрактният метод няма тяло, само заглавие и ;. Не можеш да дадеш разумно лице на „фигура изобщо“, затова не даваш никакво.
• Абстрактният клас не може да има обекти: new Shape() не се компилира.
• Всеки наследник трябва да напише метода. Иначе програмата не се компилира.

Сега забравеният Triangle дава грешка още при компилирането:

„'Triangle' does not implement inherited abstract member 'Shape.Area()'“. Наследникът пише метода с override, както при virtual.

Грешка, която компилаторът хваща, е по-добра от грешка в поръчката.

По-точно, за любопитните

• Наследник, който не пише абстрактния метод, може да е абстрактен и той. Тогава обещанието минава към неговите наследници.
• Клас може да е абстрактен и без нито един абстрактен метод. Така само забраняваш обектите от него.

Виж го

Триъгълникът изпълнява обещанието

Добави метода в Triangle:

class Triangle : Shape
{
    // ... Base, Height и конструкторът

    public override double Area()
    {
        return Base * Height / 2;
    }
}

Shape[] terrace = { new Rectangle(4, 3), new Circle(1), new Triangle(2, 3) };
double total = 0;
foreach (Shape s in terrace)
{
    total += s.Area();
}
Console.WriteLine($"Плочки: {total:F2} м²");

Изход

Плочки: 18.14 м²

Цикълът е същият. Масивът Shape[] пази фигури от три класа, а s.Area() вика метода на всяка. Полиморфизмът от миналия урок работи и с абстрактен родител.

Пробвай

Намери грешката

Само един ред не се компилира. Кой?

Избери реда с грешката.

1Shape[] terrace = new Shape[3];2terrace[0] = new Rectangle(4, 3);3terrace[1] = new Circle(1);4terrace[2] = new Shape();

Провери

Идеята

Абстрактен, но не празен

Абстрактният клас може да има всичко, което има обикновеният: полета, конструктор, обикновени методи. Нека всяка фигура има име и метод, който я описва:

abstract class Shape
{
    public string Name { get; private set; }

    public Shape(string name)
    {
        Name = name;
    }

    public abstract double Area();

    public string Describe()
    {
        return $"{Name}: {Area():F2} м²";
    }
}

Describe() е написан веднъж, в Shape. Той вика Area(), който в Shape още го няма. Не е проблем: Describe() винаги се вика върху истинска фигура, а тя има лице.

От Shape не се правят обекти, но конструкторът му е полезен: наследниците го викат.

class Circle : Shape
{
    public double Radius { get; private set; }

    public Circle(double radius) : base("кръг")
    {
        Radius = radius;
    }
    // ... Area() както преди
}

Shape[] terrace = { new Rectangle(4, 3), new Circle(1), new Triangle(2, 3) };
foreach (Shape s in terrace)
{
    Console.WriteLine(s.Describe());
}

Изход

правоъгълник: 12.00 м²
кръг: 3.14 м²
триъгълник: 3.00 м²

Родителят пише общото (името, описанието), а наследниците пишат различното (лицето).

public abstract double Area();

public string Describe()
{
    return $"{Name}: {Area():F2} м²";
}

Shape s = new Circle(1);
Console.WriteLine(s.Describe());

Стъпка по стъпка, с думи

1. Shape обещава Area(), но няма тяло. Обект само от Shape не може да има.
2. Обектът е кръг: частта Circle има свой Area(). Тя изпълнява обещанието.
3. s.Describe() е написан в Shape и важи за всяка фигура.
4. Той вика Area(). Обектът е кръг, затова се изпълнява методът на Circle: π · 1 · 1.
5. Describe() сглобява текста. Общото е в родителя, различното в наследника.
6. Изходът е лицето на кръга, с два знака след запетаята.

Пробвай

Чий метод?

Какво ще отпечата програмата?

// Shape и Circle са от горната карта

Shape s = new Circle(2);
Console.WriteLine(s.Describe());

Отговор

Програмата не се компилира: Shape е абстрактен

кръг: 0.00 м²

кръг: 12.57 м²

Провери

Пробвай

Кое липсва?

Какво трябва да пише на празното място, за да не може да се създаде обект от Shape?

 class Shape
{
    public abstract double Area();
}

Провери

Упражнение

Фигури и животни

Реши задачите в редактора си.

1. Лице и обиколка. Абстрактен клас Shape с име и два абстрактни метода: Area() и Perimeter(). Наследници Circle (радиус) и Rectangle (ширина и височина). Сложи кръг с радиус 5 и правоъгълник 4 × 2,5 в масив и отпечатай двете стойности с два знака след точката.

Изход

Кръг: лице 78.54, обиколка 31.42
Правоъгълник: лице 10.00, обиколка 13.00

2. Животните. Абстрактен клас Animal с абстрактен метод Sound() и обикновен метод Breathe(), който печата „Животното диша.“ Наследници Cat и Dog. Извикай звука на двете в цикъл, после Breathe() на първото.

Изход

Мяу, мяу!
Бау, бау!
Животното диша.

Упражнение

Превозни средства и изпълнения

3. Превозни средства. Абстрактен клас Vehicle с абстрактен метод Move(). SimpleCar и Bicycle го наследяват. Bicycle има и свой метод Pedal().

Изход

Колата потегля
Велосипедът потегля
Въртя педалите

Опитай garage[1].Pedal(). Защо не се компилира, въпреки че там има велосипед?

4. Изпълнения. Абстрактен клас Performance със заглавие и абстрактен метод Start(). DanceMove и Song го наследяват. Song има и метод Sing().

Изход

Започва танцът moonwalk
Започва песента 'Bohemian Rhapsody'
Пея 'Bohemian Rhapsody'

Още задачи

• Триъгълник. Добави Triangle към задача 1 с трите страни. Обиколката е сумата им, а лицето се смята по формулата на Херон: s = обиколка / 2, лице = √(s(s − a)(s − b)(s − c)). За страни 3, 4 и 5 лицето е 6,00, а обиколката 12,00.
• Абстрактен служител. Направи Employee от миналия урок абстрактен, с абстрактен MonthlyPay(). Добави FullTime (заплатата е цялата) и остави Manager и Intern. Какво печели програмата? Какво губи?

Тест

Провери се

1. Shape е абстрактен клас. Кое се компилира?

Shape s = new Shape();Shape s = new Circle(1);И двете

2. Какво няма абстрактният метод?

Тип на резултатаТялоИме

3. Triangle наследява абстрактния Shape, но не пише Area(). Какво става?

Area() връща 0Програмата не се компилираПрограмата спира, когато се извика методът

4. Може ли абстрактен клас да има полета, конструктор и обикновени методи?

Не, само абстрактни методиСамо полетаДа

Провери

Започни урока отначало