Абстракція та абстрактні класи

Абстракція

Абстракція (abstraction) – виділення суттєвих спільних ознак об’єктів і відкидання несуттєвих деталей. У попередній темі базовий клас Shape мав метод Area, який повертав 0: для «фігури взагалі» площу обчислити неможливо, і ця реалізація була штучною. Мова C# дозволяє висловити таку ідею прямо: оголосити, що повинні вміти похідні класи, не вказуючи, як. Для цього існують абстрактні класи й інтерфейси.

Абстрактні класи

Абстрактний клас позначають модифікатором abstract. Він може містити абстрактні члени – методи, властивості, індексатори без реалізації, які мусять реалізувати похідні класи (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/language-reference/keywords/abstract):

abstract class Shape
{
    protected Shape(string name) => Name = name;

    public string Name { get; }
    public abstract double Area();          // без тіла
    public abstract string Kind { get; }

    public string Describe() => $"{Kind}: {Area():F2}";
}

Властивості абстрактного класу (рис. 10.1):

• створити об’єкт абстрактного класу неможливо: new Shape("x") спричиняє помилку CS0144;
• абстрактний клас може мати поля, звичайні методи й конструктори; конструктор викликається з похідного класу через base(…), тому його роблять protected;
• абстрактний член неявно віртуальний, і неабстрактний похідний клас мусить перевизначити усі абстрактні члени (override), інакше помилка CS0534;
• змінна абстрактного типу може посилатися на об’єкт будь-якого похідного класу: поліморфізм працює так само, як із віртуальними методами.

Рис. 10.1. Абстрактний клас і його реалізації

Заготовки перевизначень абстрактних членів Visual Studio створює автоматично: курсор на назві класу з помилкою CS0534 → Ctrl+. → Implement abstract class (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Автоматична реалізація абстрактного класу

Шаблонний метод

Абстрактні класи часто використовують для шаблону проєктування «шаблонний метод» (template method): базовий клас містить звичайний метод із загальним алгоритмом, окремі кроки якого є абстрактними або віртуальними методами. Похідні класи змінюють кроки, але не порядок їх виконання (рис. 10.3). Приклад наведено в розділі «Приклади програм».

Рис. 10.3. Шаблонний метод