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全面認識 C#（十一）：多態 - virtual/override/new 關鍵字

編輯：C# 入門

前言

C# 多態機制要求明確使用 virtual、override、new 關鍵字，提供比 Java/C++ 更清晰、安全的版本控制與意圖表達。

核心關鍵字

關鍵字	用途	必要性
`virtual`	基底類別方法標記為可覆寫	基底類別必須
`override`	衍生類別實作覆寫	衍生類別必須
`new`	隱藏基底成員 (非多態)	選擇性 (編譯器警告)
`abstract`	強制衍生類別實作	抽象類別/方法
`sealed`	禁止進一步覆寫	選擇性

基本範例


public class Base {
    public virtual void Foo() => Console.WriteLine("Base.Foo");
}

public class Derived : Base {
    public override void Foo() => Console.WriteLine("Derived.Foo");
}

public class Hiding : Derived {
    public new void Foo() => Console.WriteLine("Hiding.Foo");
}

// 使用
Base b = new Base(); b.Foo();        // Base.Foo
Base d = new Derived(); d.Foo();     // Derived.Foo (多態)
Base h = new Hiding(); h.Foo();      // Derived.Foo (多態，未覆寫)
Hiding h2 = new Hiding(); h2.Foo();  // Hiding.Foo (靜態繫結)
((Derived)h2).Foo();                 // Derived.Foo
((Base)h2).Foo();                    // Derived.Foo

編譯期安全檢查

嘗試 override 非 virtual 方法 → 編譯錯誤
嘗試 override sealed 方法 → 編譯錯誤
忘記 override 覆寫虛擬方法 → 編譯警告 (建議加 new)
virtual 方法不可為 static、private (可 protected virtual)

Java vs C++ vs C# 比較

特性	Java	C++	C#
預設虛擬	是 (非 final/private/static)	否 (需 virtual)	否 (需 virtual)
覆寫標記	@Override (選擇性註解)	無 (C++11 有 override)	override (強制)
隱藏基底	同名方法自動隱藏	同名函式隱藏	new 關鍵字明確隱藏
版本安全	脆弱 (基底新增虛擬方法可能衝突)	脆弱	強健 (override 明確意圖)

版本控制優勢


// 基底類別 v1
public class Base {
    public void Foo() { } // 非虛擬
}

// 衍生類別 v1
public class Derived : Base {
    public void Foo() { } // 隱藏基底 (編譯器警告，建議加 new)
}

// 基底類別 v2 - 新增虛擬方法
public class Base {
    public virtual void Foo() { } // 現在是虛擬
}

// C# 行為：Derived.Foo 仍為隱藏 (new)，不會意外變成覆寫
// Java 行為：Derived.Foo 自動變成覆寫，可能導致行為改變

抽象類別與介面


public abstract class Animal {
    public abstract void MakeSound(); // 強制實作
    public virtual void Sleep() => Console.WriteLine("Sleeping"); // 可選覆寫
}

public interface IFlyable {
    void Fly(); // 隱含 public abstract
}

// 實作
public class Bird : Animal, IFlyable {
    public override void MakeSound() => Console.WriteLine("Tweet");
    public override void Sleep() => Console.WriteLine("Bird sleeping");
    public void Fly() => Console.WriteLine("Flying");
}

密封與密封覆寫


public class Base {
    public virtual void Foo() { }
}

public class Derived : Base {
    public sealed override void Foo() { } // 禁止進一步覆寫
}

public class Further : Derived {
    // public override void Foo() { } // 編譯錯誤
    public new void Foo() { } // 僅能 new 隱藏
}