Héritage : dériver des types pour créer un comportement plus spécialisé

L’héritage, avec l’encapsulation et le polymorphisme, est l’une des trois principales caractéristiques de la programmation orientée objet. L’héritage vous permet de créer des classes qui réutilisent, étendent et modifient le comportement défini dans d’autres classes. La classe dont les membres sont hérités est appelée classe de base, et la classe qui hérite de ces membres est appelée classe dérivée. Une classe dérivée ne peut avoir qu’une seule classe de base directe. Toutefois, l’héritage est transitif. Si ClassC est dérivé de ClassB et ClassB est dérivé de ClassA, ClassC hérite des membres déclarés dans ClassB et ClassA.

Remarque

Les structs ne prennent pas en charge l’héritage, mais ils peuvent implémenter des interfaces.

Conceptuellement, une classe dérivée est une spécialisation de la classe de base. Par exemple, si vous avez une classe de base, vous pouvez avoir une classe Animaldérivée nommée Mammal et une autre classe dérivée nommée Reptile. A Mammal est un Animal, et a Reptile est un Animal, mais chaque classe dérivée représente des spécialisations différentes de la classe de base.

Les déclarations d’interface peuvent définir une implémentation par défaut pour ses membres. Ces implémentations sont héritées par des interfaces dérivées et par des classes qui implémentent ces interfaces. Pour plus d’informations sur les méthodes d’interface par défaut, consultez l’article sur les interfaces.

Lorsque vous définissez une classe à dériver d’une autre classe, la classe dérivée gagne implicitement tous les membres de la classe de base, à l’exception de ses constructeurs et finaliseurs. La classe dérivée réutilise le code dans la classe de base sans avoir à le réexémettre. Vous pouvez ajouter d’autres membres dans la classe dérivée. La classe dérivée étend les fonctionnalités de la classe de base.

L’illustration suivante montre une classe WorkItem qui représente un élément de travail dans un processus métier. Comme toutes les classes, elle dérive de System.Object et hérite de toutes ses méthodes. WorkItem ajoute six de ses propres membres. Ces membres incluent un constructeur, parce que les constructeurs ne sont pas hérités. La classe ChangeRequest hérite WorkItem et représente un type particulier d’élément de travail. ChangeRequest ajoute deux membres supplémentaires aux membres dont il hérite de WorkItem et de Object. Elle doit ajouter son propre constructeur et ajoute également originalItemID. La propriété originalItemID permet à l’instance ChangeRequest d’être associée à l’instance d’origine WorkItem à laquelle la demande de modification s’applique.

L’exemple suivant montre comment les relations de classe illustrées dans l’illustration précédente sont exprimées en C#. L’exemple montre également comment WorkItem remplace la méthode virtuelle Object.ToString, et comment la classe ChangeRequest hérite de l’implémentation WorkItem de la méthode. Le premier bloc définit les classes :

// WorkItem implicitly inherits from the Object class.
public class WorkItem
{
    // Static field currentID stores the job ID of the last WorkItem that
    // has been created.
    private static int currentID;

    //Properties.
    protected int ID { get; set; }
    protected string Title { get; set; }
    protected string Description { get; set; }
    protected TimeSpan jobLength { get; set; }

    // Default constructor. If a derived class does not invoke a base-
    // class constructor explicitly, the default constructor is called
    // implicitly.
    public WorkItem()
    {
        ID = 0;
        Title = "Default title";
        Description = "Default description.";
        jobLength = new TimeSpan();
    }

    // Instance constructor that has three parameters.
    public WorkItem(string title, string desc, TimeSpan joblen)
    {
        this.ID = GetNextID();
        this.Title = title;
        this.Description = desc;
        this.jobLength = joblen;
    }

    // Static constructor to initialize the static member, currentID. This
    // constructor is called one time, automatically, before any instance
    // of WorkItem or ChangeRequest is created, or currentID is referenced.
    static WorkItem() => currentID = 0;

    // currentID is a static field. It is incremented each time a new
    // instance of WorkItem is created.
    protected int GetNextID() => ++currentID;

    // Method Update enables you to update the title and job length of an
    // existing WorkItem object.
    public void Update(string title, TimeSpan joblen)
    {
        this.Title = title;
        this.jobLength = joblen;
    }

    // Virtual method override of the ToString method that is inherited
    // from System.Object.
    public override string ToString() =>
        $"{this.ID} - {this.Title}";
}

// ChangeRequest derives from WorkItem and adds a property (originalItemID)
// and two constructors.
public class ChangeRequest : WorkItem
{
    protected int originalItemID { get; set; }

    // Constructors. Because neither constructor calls a base-class
    // constructor explicitly, the default constructor in the base class
    // is called implicitly. The base class must contain a default
    // constructor.

    // Default constructor for the derived class.
    public ChangeRequest() { }

    // Instance constructor that has four parameters.
    public ChangeRequest(string title, string desc, TimeSpan jobLen,
                         int originalID)
    {
        // The following properties and the GetNexID method are inherited
        // from WorkItem.
        this.ID = GetNextID();
        this.Title = title;
        this.Description = desc;
        this.jobLength = jobLen;

        // Property originalItemID is a member of ChangeRequest, but not
        // of WorkItem.
        this.originalItemID = originalID;
    }
}

Ce bloc suivant montre comment utiliser les classes de base et dérivées :

// Create an instance of WorkItem by using the constructor in the
// base class that takes three arguments.
WorkItem item = new WorkItem("Fix Bugs",
                            "Fix all bugs in my code branch",
                            new TimeSpan(3, 4, 0, 0));

// Create an instance of ChangeRequest by using the constructor in
// the derived class that takes four arguments.
ChangeRequest change = new ChangeRequest("Change Base Class Design",
                                        "Add members to the class",
                                        new TimeSpan(4, 0, 0),
                                        1);

// Use the ToString method defined in WorkItem.
Console.WriteLine(item.ToString());

// Use the inherited Update method to change the title of the
// ChangeRequest object.
change.Update("Change the Design of the Base Class",
    new TimeSpan(4, 0, 0));

// ChangeRequest inherits WorkItem's override of ToString.
Console.WriteLine(change.ToString());
/* Output:
    1 - Fix Bugs
    2 - Change the Design of the Base Class
*/

Méthodes abstraites et virtuelles

Lorsqu’une classe de base déclare une méthode en tant que virtual, une classe dérivée peut override la méthode avec sa propre implémentation. Si une classe de base déclare un membre en tant que abstract, cette méthode doit être substituée dans toute classe non abstraite qui hérite directement de cette classe. Si une classe dérivée est elle-même abstraite, elle hérite des membres abstraits sans les implémenter. Les membres abstraits et virtuels sont la base du polymorphisme, qui est la deuxième caractéristique principale de la programmation orientée objet. Pour plus d’informations, consultez Polymorphisme.

Classes de base abstraites

Vous pouvez déclarer une classe comme abstraite si vous souhaitez empêcher l’instanciation directe à l’aide du nouvel opérateur. Une classe abstraite ne peut être utilisée que si une nouvelle classe est dérivée de celle-ci. Une classe abstraite peut contenir une ou plusieurs signatures de méthode qui sont déclarées comme abstraites. Ces signatures spécifient les paramètres et la valeur de retour, mais n’ont aucune implémentation (corps de la méthode). Une classe abstraite n’a pas besoin de contenir de membres abstraits ; toutefois, si une classe contient un membre abstrait, la classe elle-même doit être déclarée comme abstraite. Les classes dérivées qui ne sont pas abstraites elles-mêmes doivent fournir l’implémentation pour toutes les méthodes abstraites d’une classe de base abstraite.

Interfaces

Une interface est un type de référence qui définit un ensemble de membres. Toutes les classes et structs qui implémentent cette interface doivent implémenter cet ensemble de membres. Une interface peut définir une implémentation par défaut pour l’un ou l’ensemble de ces membres. Une classe peut implémenter plusieurs interfaces, même si elle peut dériver d’une seule classe de base directe.

Les interfaces sont utilisées pour définir des fonctionnalités spécifiques pour les classes qui n’ont pas nécessairement de relation « est une ». Par exemple, l’interface System.IEquatable<T> peut être implémentée par n’importe quelle classe ou struct pour déterminer si deux objets du type sont équivalents (toutefois, le type définit l’équivalence). IEquatable<T> n’implique pas le même type de relation « is a » qui existe entre une classe de base et une classe dérivée (par exemple, a Mammal is an Animal). Pour plus d’informations, consultez Interfaces.

Prévention de la dérivation supplémentaire

Une classe peut empêcher d’autres classes d’hériter de lui, ou de l’un de ses membres, en déclarant elle-même ou le membre en tant que sealed.

Masquage des membres de la classe de base par une classe dérivée

Une classe dérivée peut masquer les membres de classe de base en déclarant des membres portant le même nom et la même signature. Le modificateur new peut être utilisé pour indiquer explicitement que ce membre n’est pas censé substituer le membre de base. L'utilisation de new n'est pas obligatoire, mais un avertissement du compilateur sera généré si new n'est pas utilisé. Pour plus d’informations, consultez Versionnage avec les mots-clés Override et New et Savoir quand utiliser les mots-clés Override et New.