Інтерфейси

Інтерфейси

Інтерфейс (interface) – контракт: набір членів, які зобов’язується надати тип, що його реалізує (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/fundamentals/types/interfaces). Назву інтерфейсу за угодою починають з літери I: ISwitchable, IComparable<T>. Інтерфейс оголошує методи, властивості, індексатори й події, але (крім членів за замовчуванням) не містить їх реалізації, полів екземпляра та конструкторів:

interface ISwitchable
{
    bool IsOn { get; }
    void TurnOn();
    void TurnOff();
}

class Kettle : ISwitchable
{
    public bool IsOn { get; private set; }
    public void TurnOn() => IsOn = true;
    public void TurnOff() => IsOn = false;
}

Члени інтерфейсу за замовчуванням публічні, тому й реалізації в класі мають бути public (помилка CS0737). Якщо клас не реалізує якийсь член, компілятор повідомляє про помилку CS0535. Visual Studio пропонує заготовки: Ctrl+. → Implement interface (рис. 10.4).

Рис. 10.4. Автоматична реалізація інтерфейсу

Кілька інтерфейсів

Клас може мати лише один базовий клас, але реалізовувати будь-яку кількість інтерфейсів: class SmartLamp : Device, ISwitchable, IDimmable, IDisposable (базовий клас записують першим). Змінна інтерфейсного типу може посилатися на будь-який об’єкт, що реалізує інтерфейс, а операція is з шаблоном перевіряє, чи підтримує об’єкт інший інтерфейс: if (device is IDimmable d). Так пов’язують класи, які не мають спільного базового класу: чайник і лампа не є «одним видом» пристроїв, але обидва вмикаються (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Клас, що реалізує кілька інтерфейсів

На UML-діаграмі реалізацію інтерфейсу позначають пунктирною лінією з порожнім трикутником або скороченим «льодяником». Visual Studio може будувати такі діаграми з коду за допомогою необов’язкового компонента Class Designer, який встановлюють через Visual Studio Installer.

Інтерфейс можна виділити з наявного класу: курсор на назві класу → Ctrl+. → Extract interface… (рис. 10.6).

Рис. 10.6. Виділення інтерфейсу з класу

Явна реалізація інтерфейсу

Якщо два інтерфейси мають члени з однаковою сигнатурою, але різним змістом, або член не повинен бути частиною публічного інтерфейсу класу, використовують явну реалізацію: у назві члена вказують інтерфейс, а модифікатор доступу не пишуть (https://learn.microsoft.com/dotnet/csharp/programming-guide/interfaces/explicit-interface-implementation):

void IPrintable.Print() { /* друк на принтері */ }
void ILoggable.Print() { /* запис у журнал */ }

Явно реалізований член доступний лише через змінну типу інтерфейсу: ((IPrintable)report).Print(). Приклад наведено в лабораторній роботі.

Члени за замовчуванням і статичні абстрактні члени

Починаючи з C# 8, інтерфейс може містити реалізацію за замовчуванням: клас, що реалізує інтерфейс, отримує її автоматично, але може надати власну. Так до поширеного інтерфейсу додають новий член, не ламаючи наявні класи:

interface ISwitchable
{
    bool IsOn { get; }
    string Status => IsOn ? "увімк." : "вимк.";   // за замовчуванням
}

Член за замовчуванням викликається лише через змінну інтерфейсу. Інтерфейси також можуть оголошувати статичні абстрактні члени (C# 11): тип зобов’язується надати статичний метод, властивість або операцію. На цьому побудована узагальнена математика .NET: інтерфейс INumber<T> вимагає від числових типів операцій +, * і властивостей Zero, One, тому можна написати один метод суми для int, double і decimal. Узагальнення розглядаються в темі 13.