C# 接口（interface）的定义、实现、显式和默认实现、静态成员

概述

接口定义一个协定（contract）。任何 class、record、struct 要实现这个协定，必须为该接口的所有成员提供实现。

C# 里，class 不能从多个 class 继承（multiple inheritance），但可以实现多个接口。

struct 不能从 class 或 struct 继承，但可以实现接口。

随着 C# 版本的更新，接口也逐渐增加了一些新特性。

本文中的接口是对当前版本 C# 13（.NET 9）而言，有些功能在老旧版本中是没有的。

接口可以包含方法（methods）、属性（properties）、事件（events）、索引器（indexers）。

接口可以包含静态（static）方法，默认实现成员（default implementation）

接口还可以包含静态构造方法（static constructors）、静态字段（static fields）、常量（constants）、运算符（operators）。

接口不能包含实例字段，实例构造方法，终结器（finalizers）。

接口成员默认是 public，但可以声明为 protected, internal, private, protected internal, 或 private protected。声明为 private 的成员必须有默认实现。

下面例子来自 .NET 的 System.IEquatable<T> 接口。

System.IEquatable<T> 的定义：

实现 System.IEquatable<T> 的一个例子：

（a）多个接口有相同的成员，如果需要，可以为它们提供同一个实现。

比如下面这个例子，接口 IControl 和接口 ISurface 都有同一个方法 Paint。类 SampleClass 实现这两个接口，其中方法 Paint 同时实现了接口 IControl 和接口 ISurface 的方法 Paint。

代码片段如下：

（b）多个接口有相同名称的成员，但是类型不一样，则需要把其中一些作显式实现，加以区分。

比如下面这个例子，P 在接口 ILeft 中是一个属性，在接口 IRight 中是一个方法。类 Middle 实现时，必须把其中一个作显式实现，否则发生冲突，编译错误。：

代码片段如下：

（c）多个接口有相同的成员，但需要实现不同的功能，则可以采用显式实现。

比如下面这个例子，定义和尺寸有关的两个接口，一个使用公制，另一个使用英制，都有 Length() 和 Width() 两个方法。因为方法名有同名，又必须提供不同功能，所以需要显式实现。

代码片段如下：

在 C# 8.0 及更高版本中，接口可以包含成员的默认实现。

允许开发者为接口成员提供实现，同时仍然保持接口的灵活性。可用于向后兼容等。

这里是一个默认实现的例子，代码片段如下：

下面例子使用接口静态字段来存放默认实现的参数，配合默认实现，在为接口添加新功能时带来便利。

代码片段如下：

从 C# 11 开始，接口可以包含 static abstract 成员和 static virtual 成员，这是对接口功能的进一步扩展，支撑了 .NET 中的泛型数学（Generic math）。

接口是.NET中实现抽象和多态的关键机制，对构建可扩展、可维护的应用程序至关重要。

本文简单摘录了 C# 接口的几个功能和要点。