Абстрактные классы и интерфейсы: 7‑я часть гайда по ООП

Абстрактные классы

Абстрактные классы в объектно-ориентированном программировании — это базовые классы, которые можно наследовать, но нельзя реализовывать. То есть на их основе нельзя создать объект.

Пример такого класса из жизни — животное. Рыбы, пауки и насекомые являются животными, но каждое из них также принадлежит своему подклассу с набором специфических свойств. При этом, просто «животных» в природе не существует.

В программировании абстрактные классы могут понадобиться, чтобы объединить реализацию нескольких схожих классов. Например, в вашей игре должны быть персонаж игрока и NPC (неигровые персонажи). У них могут быть общие свойства (имя, координаты) и методы (перемещение, изменение анимации).

Чтобы не повторять код несколько раз, можно вынести реализацию этих свойств и методов в абстрактный класс Character. Для его объявления используют ключевое слово abstract:

abstract class Character
{
    private string name;

    private int x;
    public int y;

    public Character(string name, int x, int y)
    {
   	 this.name = name;

   	 this.x = x;
   	 this.y = y;
    }

    public int X     {
   	 get
   	 {
   		 return this.x;
   	 }
    }

    public void ShowName()
    {
   	 Console.WriteLine(this.name);
    }

    public abstract int Y { get; }

    public abstract void ShowPosition();
} 

Тут всё как у обычных классов, но в конце можно заметить объявление свойства и метода без реализации. Реализация этих абстрактных свойств должна находиться в дочернем классе:

class Player : Character
{
    public Player(string name, int x, int y)
   	 :base(name, x, y)
    {

    }

    public override int Y
    {
   	 get
   	 {
   		 return this.y;
   	 }
    }

    public override void ShowPosition()
    {
   	 Console.WriteLine($"[{X}, {Y}]");
    }
}

Когда объявляется реализация такого члена класса, необходимо указать ключевое слово override. Абстрактными могут быть следующие члены класса:

• методы;
• свойства;
• индексаторы;
• события.

Дочерний класс должен реализовывать все члены родительского абстрактного класса, кроме тех случаев, когда дочерний класс тоже абстрактный.

В остальном всё очень похоже на обычные классы. Например, поле Y класса Character публичное, чтобы можно было использовать его в свойстве Y дочерних классов.

Интерфейсы

Интерфейс похож на абстрактный класс: вы так же не можете объявить его экземпляр, дочерний класс должен реализовывать все члены интерфейса. Реализация членов может находиться как в интерфейсе, так и в дочернем классе.

Сходств очень много, но у интерфейсов есть особенность: один класс может наследовать несколько интерфейсов сразу.

Объявляется интерфейс следующим образом:

//Используется ключевое слово interface
interface IInteractive //Названия интерфейсов принято начинать с заглавной буквы I
{
    void Interact(Player p); //Метод без реализации

    //public bool Accessor { get; set; }

    //Доступно начиная с C# 8.0

    bool IsInteractive() //Метод с реализацией
    {
   	 return true;
    }

    //const bool Interactive = true; //Константы

    //static bool Enabled = true; //Статические поля

    //Поля объявлять нельзя
}

Также можно использовать индексаторы и события (это тема для отдельной статьи). Теперь рассмотрим применение этого интерфейса.

class NPC : Character, IInteractive
{
    public NPC(string name, int x, int y)
   	 :base(name, x, y)
    {

    }

    public override int Y
    {
   	 get
   	 {
   		 return this.y;
   	 }
    }

    public override void ShowPosition()
    {
   	 Console.WriteLine($"[{X}, {Y}]");
    }

    public void Interact(Player p)
    {
   	 Console.WriteLine($"{p.Name} interacting with {this.Name}");
    }
}

В отличие от абстрактных методов, методы интерфейса не нужно реализовывать с ключевым словом override.

Также есть одна особенность: метод, реализация которого находится внутри интерфейса, не может использовать этот метод — класс нужно привести к интерфейсу. Для примера добавим в класс Player следующий метод:

public void Interact(IInteractive obj)
{
    if(obj.IsInteractive())
    {
   	 obj.Interact(this);
    }
}

В качестве параметра в этот метод можно передавать любой класс, который использует интерфейс IInteractive.

Player p = new Player("Gamer", 5, 10);
NPC npc = new NPC("Cube", 10, 10);

p.Interact(npc);

Это очень удобно в разработке игр, в которых взаимодействовать можно с самыми разными объектами — от NPC до предметов.