十三、接口（Interfaces）

CLR #接口

✅ 第13章：接口（Interfaces）

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📌 一、接口的本质与作用

• 接口是 行为合约，定义方法但不实现。
• CLR 支持多接口继承，但不支持多类继承。
• 接口可看作是一种“受控多继承机制”。

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📘 接口在 CLR 中的表现：

• 接口方法编译为 virtual，通过 vtable 或 interface dispatch map 调用
• 接口在 CLR 中是独立的类型定义（InterfaceDef）

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📌 二、定义与继承接口

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

public class ConsoleLogger : ILogger
{
    public void Log(string message) => Console.WriteLine(message);
}

✅ 可继承多个接口：

public interface IReadable { void Read(); }
public interface IWritable { void Write(); }

public class FileIO : IReadable, IWritable { ... }

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📌 三、隐式 vs 显式 接口实现

✅ 隐式实现

• 实现的方法是 公共（public） 的
• 可通过类对象直接访问接口方法

public class Logger : ILogger
{
    public void Log(string message) => Console.WriteLine(message);
}

✅ 显式实现

• 方法只能通过接口引用访问
• 用于 避免命名冲突或隐藏接口方法

public class Logger : ILogger
{
    void ILogger.Log(string message) => Console.WriteLine("Explicit: " + message);
}
ILogger log = new Logger();
log.Log("Hello"); // OK

Logger obj = new Logger();
// obj.Log("Hello"); // ❌ 编译错误

✅ 显式实现的主要作用：

1. 解决多个接口方法重名冲突

   interface IA { void Print(); }
   interface IB { void Print(); }
   
   class C : IA, IB {
       void IA.Print() => Console.WriteLine("A");
       void IB.Print() => Console.WriteLine("B");
   }
   

2. 封装行为：防止外部通过类直接访问接口方法，隐藏实现细节

   public class FileLogger : ILogger {
       void ILogger.Log(string msg) => File.WriteAllText("log.txt", msg);
   }
   

3. 增强类型安全性：通过接口控制访问范围，防止误调用

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🔍 CLR 机制层面差异

• 隐式实现：编译器将方法标记为 public，属于类的 vtable
• 显式实现：方法命名为 InterfaceName.MethodName，不在类的默认方法集中

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📌 四、泛型接口与约束

public interface IRepository<T>
{
    T GetById(int id);
}

泛型接口可用于构建强类型服务层

• 可添加约束：

public class Repository<T> where T : IEntity { ... }

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📌 五、多个接口含相同签名的方法

interface IA { void Print(); }
interface IB { void Print(); }

class X : IA, IB
{
    void IA.Print() => Console.WriteLine("A");
    void IB.Print() => Console.WriteLine("B");
}

✅ 用显式实现来避免冲突，提高编译期类型安全性。

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📊 Mermaid 图：接口继承与实现关系

classDiagram ILogger <|-- ConsoleLogger <<Interface>> ILogger class ILogger { +log(message: string): void } class ConsoleLogger { +log(message: string): void }

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📌 六、接口 vs 抽象类设计比较

能继承就继承（IS-A），能组合就用接口（CAN-DO）

基类 or接口

原则	说明
IS-A 关系	如果是“属于某种类型”（如 Button 属于 Control），使用基类
CAN-DO 关系	如果是“能做某种事”（如对象能排序、能转型），使用接口

维度	接口（interface）	抽象类（abstract）
多继承支持	✅ 支持多个接口	❌ 仅支持单一基类
字段	❌ 不支持	✅ 支持字段/属性/构造函数
版本兼容性	差（加方法会破坏实现）	高（可添加默认实现）
默认实现支持（C# 8+）	✅（有限制）	✅
适用场景	横向扩展（行为）	纵向继承（模板）

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🧠 面试题

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1️⃣ 接口能包含字段或构造函数吗？

❌ 不可以。接口仅定义行为（方法/属性）合约，不定义数据或构造。

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2️⃣ 显式接口实现的好处？

✅ 避免命名冲突、隐藏不必要方法、提高封装性。

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3️⃣ 接口方法能是 static 吗？

❌ 不行。接口的方法是实例级别，由实现类提供逻辑（C# 8+ 可以定义静态接口成员，但使用场景有限）。

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4️⃣ 接口多继承如何解决方法冲突？

✅ 通过显式实现选择调用路径。接口方法签名冲突由实现者明确处理。

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5️⃣ 使用接口 vs 抽象类的权衡？

• 如果你需要组合多个不相关的行为 → 接口更适合
• 如果你希望提供默认实现/模板 → 抽象类更合理

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✅ 总结表格

核心点	概述
接口定义	只定义方法签名，无实现
隐式 vs 显式实现	显式可隐藏接口成员
泛型接口	支持强类型扩展
多接口冲突	可用显式分开实现
抽象类 vs 接口	一个用于继承结构，一个用于组合行为