Полиморфизъм

Проблем

Заплата с if по вид

Във фирмата има служители, мениджъри с бонус и стажанти на половин работен ден. Някой е направил един клас Employee с поле „роля“, а заплатата се смята така:

static int MonthlyPay(Employee e)
{
    if (e.Role == "мениджър")
    {
        return e.Salary + e.Bonus;
    }
    else if (e.Role == "стажант")
    {
        return e.Salary / 2;
    }
    return e.Salary;
}

Работи. Но после идва нов вид служител, на хонорар. Трябва нов else if тук, и в метода за данъците, и в метода за фиша, и навсякъде, където някой е питал за ролята. А всеки служител носи поле за бонус, макар че само мениджърите имат бонус.

Кодът за мениджъра е разпилян из цялата програма, вместо да е в мениджъра.

Идеята

Всеки клас казва сам

С наследяването от миналия урок Manager и Intern са отделни класове. Нека всеки сам каже каква е месечната му заплата. Родителят има обща версия, а наследникът пише своя версия на същия метод:

class Employee
{
    // ... Name, Salary и конструкторът

    public virtual int MonthlyPay()
    {
        return Salary;
    }
}

class Manager : Employee
{
    // ... Bonus и конструкторът

    public override int MonthlyPay()
    {
        return Salary + Bonus;
    }
}

Employee ivan = new Employee("Иван", 2000);
Manager maria = new Manager("Мария", 3000, 500);
Console.WriteLine(ivan.MonthlyPay());
Console.WriteLine(maria.MonthlyPay());

2000
3500

Това се казва презаписване на метод (override). Наследникът пише метод със същото име, същите параметри и същия тип на резултата. За обектите от наследника неговата версия заменя тази на родителя.

В C# това се договаря от двете страни. Родителят казва, че методът може да се презаписва, с virtual. Наследникът казва, че го презаписва, с override. Без virtual в родителя override не се компилира.

По-точно, за любопитните

Ако наследникът напише метод със същото име без override, компилаторът предупреждава, че методът скрива този на родителя. Ако наистина искаш това, пишеш new. Но скритият метод не е презаписан: през променлива от типа на родителя се вика версията на родителя.

class Report
{
    public virtual string Title()
    {
        return "Отчет";
    }
}

class SalesReport : Report
{
    public new string Title()
    {
        return "Отчет за продажбите";
    }
}

SalesReport sales = new SalesReport();
Report report = sales;
Console.WriteLine(sales.Title());
Console.WriteLine(report.Title());

Отчет за продажбите
Отчет

sealed override казва „по-нататъшните наследници не могат да го сменят пак“.
Наследникът не може да направи метода по-скрит: ако е public в родителя, остава public.

Пробвай

Какво се смени?

Стажантът презаписва само метода за месечната заплата:

Какво ще отпечата програмата?

class Intern : Employee
{
    public Intern(string name, int salary) : base(name, salary)
    {
    }

    public override int MonthlyPay()
    {
        return Salary / 2;
    }
}

Intern ana = new Intern("Ана", 1600);
Console.WriteLine(ana.MonthlyPay());
Console.WriteLine(ana.Salary);

Отговор

800
800

800
1600

1600
1600

Идеята

Един масив за всички

Мениджърът е служител. Затова променлива от тип Employee може да сочи обект от тип Manager, а масивът Employee[] може да пази всякакви служители:

Employee[] staff =
{
    new Employee("Иван", 2000),
    new Manager("Мария", 3000, 500),
    new Intern("Ана", 1600)
};
foreach (Employee e in staff)
{
    Console.WriteLine(e.Name + ": " + e.MonthlyPay() + " €");
}

Иван: 2000 €
Мария: 3500 €
Ана: 800 €

Цикълът вика един и същ метод, e.MonthlyPay(), а резултатът е различен. Изпълнява се версията на обекта, а не на типа на променливата. Това се казва полиморфизъм: на гръцки „много форми“. Едно извикване, а всеки обект отговаря по своя начин.

Сега новият вид служител е нов клас с негов MonthlyPay(). Цикълът и останалата програма не се пипат. Няма if по роля, няма поле за бонус в служителите без бонус.

Типът на променливата обаче решава какво можеш да извикаш. През e не можеш да стигнеш до бонуса, дори ако обектът е мениджър: компилаторът знае само, че e е някакъв Employee. Как се стига до неща, които имат само някои обекти, ще видим в урока „Какъв е всъщност?“.

Виж го

Кой метод се изпълнява

Employee[] staff =
{
    new Employee("Иван", 2000),
    new Manager("Мария", 3000, 500),
    new Intern("Ана", 1600)
};
foreach (Employee e in staff)
{
    Console.WriteLine(e.Name + ": " + e.MonthlyPay() + " €");
}

Стъпка по стъпка, с думи

Масивът е от тип Employee, но обектите са от три класа. Всяко място пази стрелка.
e сочи Иван, обикновен Employee: изпълнява се MonthlyPay на Employee.
e сочи Мария, Manager: изпълнява се нейният метод, заплата плюс бонус.
e сочи Ана, Intern: стажантът взима половината от заплатата.
Един и същ ред, три различни метода. Решава обектът, не типът на променливата.

Масивът пази три стрелки от тип Employee. Всяка сочи обект от различен клас. При всеки кръг e сочи следващия обект, а извикването отива в метода на този обект: първо в Employee, после в Manager, после в Intern.

Изборът става, докато програмата работи, а не при компилирането. Компилаторът не знае какво ще има в масива. Той проверява само, че всеки Employee има такъв метод.

Пробвай

Намери грешката

Програмата е същата, но стажантът получава цялата заплата:

Иван: 2000 €
Мария: 3500 €
Ана: 1600 €

Ето класа Intern. На кой ред е грешката?

Избери реда с грешката.

Липсва override. Без него методът на Intern само скрива този на Employee, не го презаписва. Затова през променлива от тип Employee се вика версията на родителя. Компилаторът предупреждава: „hides inherited member … To make the current member override that implementation, add the override keyword“. Поправката е public override int MonthlyPay().

Идеята

Допълни родителя, не го преписвай

Понякога наследникът не иска да замени метода изцяло, а да добави нещо към него. Мениджърът се описва като служител, плюс бонуса. Версията на родителя се вика с base.ToString():

public override string ToString()
{
    return base.ToString() + ", бонус " + Bonus + " €";
}

Console.WriteLine(new Employee("Иван", 2000));
Console.WriteLine(new Manager("Мария", 3000, 500));

Иван (2000 €)
Мария (3000 €), бонус 500 €

Ако Employee смени как се описва, мениджърът ще го последва сам.

Това е и ToString() от модул „Класове“. Там вече презаписваше метод: версията на object, която е virtual. Затова пишеше override.

По-точно, за любопитните

base.Method() може да се извика от всеки метод на наследника, не само от презаписания.

Презаписването не е претоварване от модул „Методи“. При претоварването името е същото, а параметрите са различни, и компилаторът избира по аргументите. При презаписването всичко е същото, а избира обектът, докато програмата работи.

Пробвай

Кое липсва?

Стажантът се описва като служител и думата „стажант“. Какво трябва да пише на празното място?

class Intern : Employee
{
    public Intern(string name, int salary) : base(name, salary)
    {
    }

    public override string ToString()
    {
        return .ToString() + ", стажант";
    }
}

Упражнение

Всеки по своему

Реши задачите в редактора си. Във всяка задача има масив от родителския тип и един цикъл.

1. Приют. Клас Animal с име и метод MakeSound(), който печата „някакъв звук“. Dog и Cat го презаписват. Сложи по едно от трите в масив Animal[]:

Гост: някакъв звук
Рекс: Бау!
Мици: Мяу, мяу!

2. Студентът се представя. Student от миналия урок вече има успех. Презапиши Introduce(), така че да казва и успеха. Използвай base.Introduce(), не преписвай реда на Person.

Аз съм Георги, на 45 години.
Аз съм Елена, на 19 години.
Среден успех: 5.5

3. Купон. Клас Performance със заглавие и метод Start(). DanceMove, BreakDanceMove (наследява DanceMove, добавя сложност) и Song го презаписват. Клас Party пази масив Performance[] и има метод StartParty(), който стартира всичко поред и накрая казва, че купонът е започнал.

Танцуваме moonwalk
Танцуваме windmill
  сложност 8 от 10
Пеем 'Bohemian Rhapsody'
Започва томбола
Купонът започна!

Още задачи

Хонорар. Добави към служителите Contractor с часове и ставка на час. Месечната му заплата е часове × ставка. Сметни фонда на заплатите за Иван, Мария, Ана и Петър (60 часа по 25 €):

Фонд работна заплата: 7800 €

Фиш. Добави на Employee метод Payslip(), който връща текст „име: заплата €“ с месечната заплата. Напиши го само в Employee. Защо работи вярно и за мениджъра, и за стажанта?

Тест

Провери се

1. Employee e = new Manager("Мария", 3000, 500); Кой MonthlyPay се изпълнява при e.MonthlyPay()?На Employee, защото променливата е от тип EmployeeИ двата, един след другНа Manager, защото обектът е Manager

2. Employee e = new Manager("Мария", 3000, 500); Може ли да се извика бонусът на e?Не, компилаторът гледа типа на променливата, а в Employee няма бонусДа, обектът е Manager и има бонусСамо ако бонусът е public

3. Какво трябва да пише в родителя, за да може наследникът да презапише метода?overrideНищо, всеки метод може да се презаписваvirtual

4. Какво прави base.toString() в toString() на наследника?Вика същия метод отново, безкрайноСъздава обект от родителския класВика версията на родителя

5. Каква е разликата между презаписване и претоварване?Няма разлика, това са две имена на едно и същоПрезаписването е същият метод с нова версия в наследника; претоварването е същото име с други параметриПрезаписването е за конструктори, а претоварването за методи

Полиморфизъм

Бисквитки