为什么 C# 接口方法不声明为抽象或虚拟？

Question

接口中的 C# 方法在不使用 virtual 关键字的情况下进行声明，并在派生类中进行重写，而不使用 override 关键字。

这是有原因的吗？我认为这只是一种语言便利，显然 CLR 知道如何在幕后处理这个问题（默认情况下方法不是虚拟的），但是还有其他技术原因吗？

下面是派生类生成的 IL：

class Example : IDisposable {
    public void Dispose() { }
}

.method public hidebysig newslot virtual final 
        instance void  Dispose() cil managed
{
  // Code size       2 (0x2)
  .maxstack  8
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ret
} // end of method Example::Dispose

请注意，该方法在 IL 中被声明为 virtual final。

Answer 1

对于接口，添加abstract，甚至public关键字都是多余的，因此可以省略它们：

interface MyInterface {
  void Method();
}

在CIL中，该方法被标记为virtual 和摘要。

（请注意，Java 允许将接口成员声明为公共抽象）。

对于实现类，有一些选项：

不可重写：在 C# 中，类不会将方法声明为虚拟。这意味着它不能在派生类中被重写（只能隐藏）。在 CIL 中，该方法仍然是虚拟的（但密封的），因为它必须支持有关接口类型的多态性。

class MyClass : MyInterface {
  public void Method() {}
}

可重写：在 C# 和 CIL 中，该方法都是虚拟。它参与多态调度并且可以被覆盖。

class MyClass : MyInterface {
  public virtual void Method() {}
}

显式：这是类实现接口但不在类本身的公共接口中提供接口方法的一种方式。在 CIL 中，该方法将是 private (!)，但仍然可以从类外部通过对相应接口类型的引用来调用。显式实现也是不可重写的。这是可能的，因为有一个 CIL 指令 (.override) 会将私有方法链接到它正在实现的相应接口方法。

[C#]

class MyClass : MyInterface {
  void MyInterface.Method() {}
}

[CIL]

.method private hidebysig newslot virtual final instance void MyInterface.Method() cil managed
{
  .override MyInterface::Method
}

在 VB.NET 中，您甚至可以在实现类中为接口方法名称添加别名。

[VB.NET]

Public Class MyClass
  Implements MyInterface
  Public Sub AliasedMethod() Implements MyInterface.Method
  End Sub
End Class

[CIL]

.method public newslot virtual final instance void AliasedMethod() cil managed
{
  .override MyInterface::Method
}

现在，考虑这种奇怪的情况：

interface MyInterface {
  void Method();
}
class Base {
  public void Method();
}
class Derived : Base, MyInterface { }

如果 Base 和 Derived 在同一个程序集中声明，编译器将生成 Base::方法 虚拟且密封（在 CIL 中），即使 Base 未实现该接口。

如果Base和Derived在不同的程序集中，当编译Derived程序集时，编译器不会改变另一个程序集，因此会引入Derived 中的成员，它将是 MyInterface::Method 的显式实现，仅将调用委托给 Base::Method。

所以你看，每个接口方法实现都必须支持多态行为，因此必须在 CIL 上标记为 virtual，即使编译器必须经过一番周折才能做到这一点。

Answer 2

此处通过 CSharp 第三版引用来自 CLR 的 Jeffrey Ritcher

CLR 需要该接口
方法被标记为虚拟。如果你
不明确将该方法标记为
virtual 在你的源代码中，
编译器将该方法标记为虚拟方法
并密封；这可以防止派生
类覆盖接口
方法。如果您明确标记
方法为虚拟方法，编译器将其标记为虚拟方法
该方法为虚拟（并保留它
未密封）；这允许派生类
重写接口方法。如果
接口方法被密封，
派生类不能重写
方法。然而，派生类可以
重新继承相同的接口并且可以
提供自己的实现
接口的方法。

Answer 3

是的，就运行时而言，接口实现方法是虚拟的。它是一个实现细节，它使接口工作。虚拟方法在类的 v 表中获取插槽，每个插槽都有一个指向虚拟方法之一的指针。将对象转换为接口类型会生成一个指向实现接口方法的表部分的指针。使用接口引用的客户端代码现在可以看到距离接口指针偏移量为 0 的第一个接口方法指针，等等。

我在原来的答案中低估了 final 属性的重要性。它可以防止派生类重写虚拟方法。派生类必须重新实现接口，其实现方法影子基类方法。这足以实现 C# 语言契约，表明实现方法不是虚拟的。

如果您将示例类中的 Dispose() 方法声明为虚拟方法，您将看到 final 属性被删除。现在允许派生类覆盖它。

Answer 4

在大多数其他编译代码环境中，接口被实现为 vtable——指向方法体的指针列表。通常，实现多个接口的类将在其内部编译器生成的元数据中的某个位置包含一个接口 vtable 列表，每个接口一个 vtable（以便保留方法顺序）。这也是 COM 接口的典型实现方式。

然而，在 .NET 中，接口并不是作为每个类的不同 vtable 来实现的。接口方法通过所有接口都是其一部分的全局接口方法表进行索引。因此，没有必要将一个方法声明为virtual，以便该方法实现一个接口方法——全局接口方法表可以直接指向该类方法的代码地址。

在其他语言中，甚至在非 CLR 平台中，也不需要声明虚拟方法来实现接口。 Win32 上的 Delphi 语言就是一个例子。

Answer 5

接口是一个比类更抽象的概念，当您声明一个实现接口的类时，您只需说“该类必须具有接口中的这​​些特定方法，并且无论静态，< em>虚拟、非虚拟、重写，只要具有相同的ID和相同的类型参数”。

支持 Object Pascal（“Delphi”）和 Objective-C（Mac）等接口的其他语言也不要求将接口方法标记为 virtual 和 not virtual。

但是，你可能是对的，我认为在接口中拥有特定的“虚拟”/“覆盖”属性可能是个好主意，以防你想限制实现特定接口的类方法。但是，这也意味着两个接口都有“nonvirtual”、“dontcareifvirtualornot”关键字。

我理解你的问题，因为我在Java中看到类似的东西，当类方法必须使用“@virtual”或“@override”来确保方法是虚拟的时。

Answer 6

它们不是虚拟的（就我们如何看待它们而言，如果不是就底层实现而言（密封虚拟） - 很高兴在这里阅读其他答案并自己学习一些东西:-)

它们不会覆盖任何东西 - 那里接口中没有实现。

接口所做的只是提供类必须遵守的“契约”——如果您愿意的话，可以是一种模式，以便调用者知道如何调用该对象，即使他们以前从未见过该特定类。

然后由类在契约的范围内实现接口方法——虚拟或“非虚拟”（事实证明是密封的虚拟）。