Schnittstellen: Definieren des Verhaltens für mehrere Typen

Eine Schnittstelle enthält Definitionen für eine Gruppe von zugehörigen Funktionalitäten, die von einer nicht abstrakten class oder einer struct implementiert werden müssen. Eine Schnittstelle kann static-Methoden definieren, die über eine Implementierung verfügen müssen. Eine Schnittstelle kann eine Standardimplementierung für Member definieren. Eine Schnittstelle kann keine Instanzdaten wie Felder, automatisch implementierte Eigenschaften oder eigenschaftsähnliche Ereignisse deklarieren.

Durch die Verwendung von Schnittstellen können Sie beispielsweise das Verhalten aus mehreren Quellen in einer Klasse einbeziehen. Diese Funktion ist wichtig in C#, da die Sprache die mehrfache Vererbung von Klassen nicht unterstützt. Zudem müssen Sie eine Schnittstelle verwenden, wenn Sie die Vererbung für Strukturen simulieren möchten, da sie tatsächlich nicht von einer anderen Struktur oder Klasse erben können.

Sie definieren eine Schnittstelle durch die Verwendung des Schlüsselworts interface, wie im folgenden Beispiel gezeigt.

interface IEquatable<T>
{
    bool Equals(T obj);
}

Der Name der Schnittstelle muss ein gültiger C#-Bezeichnername sein. Gemäß Konvention beginnen Schnittstellennamen mit dem Großbuchstaben I.

Jede die IEquatable<T>-Schnittstelle implementierende Klasse oder Struktur muss eine Definition für eine Equals-Methode enthalten, die mit der Signatur übereinstimmt, die durch die Schnittstelle angegeben wird. Daher können Sie auf eine Klasse zählen, die IEquatable<T> für die Einbeziehung einer Equals-Methode implementiert, mit der eine Instanz der Klasse bestimmen kann, ob es sich zu einer anderen Instanz derselben Klasse identisch verhält.

Die Definition von IEquatable<T> stellt keine Implementierung für Equals bereit. Eine Klasse oder Struktur kann mehrere Schnittstellen implementieren. Eine Klasse kann jedoch nur von einer einzelnen Klasse erben.

Weitere Informationen zu abstrakten Klassen finden Sie unter Abstrakte und versiegelte Klassen und Klassenmember.

Schnittstellen können Instanzmethoden, Eigenschaften, Ereignisse, Indexer oder eine beliebige Kombination aus diesen vier Membertypen enthalten. Schnittstellen können statische Konstruktoren, Felder, Konstanten oder Operatoren enthalten. Ab C# 11 können Schnittstellenmember, bei denen es sich nicht um Felder handelt, static abstract sein. Eine Schnittstelle kann keine Instanzfelder, Instanzkonstruktoren oder FInalizer enthalten. Schnittstellenmember sind standardmäßig öffentlich, und Sie können Zugriffsmodifizierer explizit angeben, z. B. public, protected, internal, private, protected internal oder private protected. Ein private-Member muss über eine Standardimplementierung verfügen.

Zum Implementieren eines Schnittstellenmembers muss das entsprechende Member der Implementierungsklasse öffentlich und nicht statisch sein und muss über denselben Namen und die Signatur wie das Schnittstellenmember verfügen.

Eine Klasse oder Struktur, die eine Schnittstelle implementiert, muss eine Implementierung für alle deklarierten Member angeben, sofern keine Standardimplementierung durch die Schnittstelle bereitgestellt wird. Wenn eine Basisklasse jedoch eine Schnittstelle implementiert, erbt jede aus der Basisklasse abgeleitete Klasse diese Implementierung.

Im folgenden Beispiel wird eine Implementierung der IEquatable<T>-Schnittstelle veranschaulicht. Die Implementierungsklasse Car muss die Implementierung der Equals-Methode bereitstellen.

public class Car : IEquatable<Car>
{
    public string? Make { get; set; }
    public string? Model { get; set; }
    public string? Year { get; set; }

    // Implementation of IEquatable<T> interface
    public bool Equals(Car? car)
    {
        return (this.Make, this.Model, this.Year) ==
            (car?.Make, car?.Model, car?.Year);
    }
}

Eigenschaften und Indexer einer Klasse können zusätzliche Accessors für eine Eigenschaft oder einen in einer Schnittstelle definierten Indexer definieren. Beispielsweise kann eine Schnittstelle eine Eigenschaft deklarieren, die einen Get-Accessor aufweist. Die Klasse zur Implementierung der Schnittstelle kann dieselbe Eigenschaft mit einem get- und einem set-Accessor deklarieren. Wenn die Eigenschaft oder der Indexer jedoch die explizite Implementierung verwendet, müssen die Accessors übereinstimmen. Weitere Informationen zur expliziten Implementierung finden Sie unter Explizite Schnittstellenimplementierung und unter Schnittstelleneigenschaften.

Schnittstellen können von einer oder mehreren Schnittstellen erben. Die abgeleitete Schnittstelle erbt die Member von den Basisschnittstellen. Eine Klasse, die eine abgeleitete Schnittstelle implementiert, muss alle Member in der abgeleiteten Schnittstelle implementieren, einschließlich alle Member der Basisschnittstellen der abgeleiteten Schnittstelle. Diese Klasse kann implizit in die abgeleitete Schnittstelle oder deren Basisschnittstellen konvertiert werden. Eine Klasse kann eine Schnittstelle mehrfach über geerbte Basisklassen einbeziehen, die sie erbt, oder über Schnittstellen, die von anderen Schnittstellen geerbt werden. Die Klasse kann jedoch nur einmal eine Implementierung einer Schnittstelle bereitstellen und auch nur dann, wenn die Klasse die Schnittstelle als Bestandteil der Definition der Klasse (class ClassName : InterfaceName) deklariert. Wenn die Schnittstelle geerbt wurde, da Sie eine Basisklasse geerbt haben, die die Schnittstelle implementiert, bietet die Basisklasse die Implementierung der Member der Schnittstelle. Die abgeleitete Klasse kann jedoch anstelle der Verwendung der geerbten Implementierung jegliche virtuellen Schnittstellenmember erneut implementieren. Wenn Schnittstellen eine Standardimplementierung einer Methode deklarieren, erbt jede Klasse, die diese Schnittstelle implementiert, diese Implementierung (Sie müssen die Klasseninstanz in den Schnittstellentyp umwandeln, um auf die Standardimplementierung des Schnittstellenmembers zuzugreifen).

Eine Basisklasse kann zudem Schnittstellenmember mithilfe von virtuellen Membern implementieren. In diesem Fall kann eine abgeleitete Klasse das Schnittstellenverhalten durch das Überschreiben der virtuellen Member ändern. Weitere Informationen über virtuelle Member finden Sie unter Polymorphie.

Zusammenfassung zu Schnittstellen

Eine Schnittstelle verfügt über die folgenden Eigenschaften:

• In C#-Versionen vor Version 8.0 ähnelt eine Schnittstelle einer abstrakten Basisklasse mit nur abstrakten Membern. Klasse oder Struktur, die die Schnittstelle implementiert, muss alle zugehörigen Member implementieren.
• Ab C# 8.0 kann eine Schnittstelle die Standardimplementierungen für einige ihrer Member definieren. Eine Klasse oder eine Struktur, die die Schnittstelle implementiert, muss keine Member implementieren, die über Standardimplementierungen verfügen. Weitere Informationen finden Sie unter Standardschnittstellenmethoden.
• Eine Schnittstelle kann nicht direkt instanziiert werden. Die zugehörigen Member werden durch die die Schnittstelle implementierende Klasse oder Struktur implementiert.
• Eine Klasse oder Struktur kann mehrere Schnittstellen implementieren. Eine Klasse kann eine Basisklasse erben und zudem eine oder mehrere Schnittstellen implementieren.