C# 抽象類別與密封類別深度解析：abstract、sealed、覆寫與隱藏

抽象類別

核心規則

• abstract class：不可實例化，僅供繼承。
• 可包含抽象成員 (無實作) 與具體成員 (有實作)。
• 抽象成員：abstract 修飾，隱含 virtual，不可加 static/virtual。
• 衍生類必須實作所有抽象成員 (除非衍生類也是 abstract)。
• 實作抽象成員需用 override。

抽象成員類型

abstract class Shape
{
    public abstract int Area { get; }           // 抽象屬性 (唯讀)
    public abstract void Draw();                // 抽象方法
    public abstract event EventHandler Changed; // 抽象事件
    public abstract int this[int i] { get; }    // 抽象索引子
    
    // 具體成員
    public void Print() => Console.WriteLine($"Area: {Area}");
}

密封類別與密封成員

sealed class

• 禁止繼承 (sealed class Leaf { })。
• 不可與 abstract 共用 (邏輯互斥)。
• 隱含將繼承來的虛擬成員變為非虛擬 (JIT 可內聯優化)。
• 不能新增虛擬成員。

sealed override (密封覆寫)

class Base { public virtual void M() {} }
class Middle : Base 
{ 
    public sealed override void M() {} // 封鎖進一步覆寫
}
class Leaf : Middle 
{ 
    // public override void M() {} // 編譯錯誤
}

抽象覆寫

衍生類可將虛擬成員重新聲明為抽象，強制下一層實作：

class Base { public virtual void M() {} }
abstract class Middle : Base 
{ 
    public abstract override void M(); // 抽象覆寫
}
class Leaf : Middle 
{ 
    public override void M() {} // 必須實作
}

新修飾符：隱藏而非覆寫

class Base { public void M() {} }
class Derived : Base 
{ 
    public new void M() {} // 隱藏基類 M
}

// 行為差異
Base b = new Derived(); b.M(); // 呼叫 Base.M (非虛擬)
Derived d = new Derived(); d.M(); // 呼叫 Derived.M

• new 僅影響靜態綁定 (透過衍生類型別參考)。
• 不可與 override 共用。
• 編譯器警告 CS0108 (建議加 new 明確意圖)。

綜合範例：多層繼承鏈

abstract class Animal
{
    public abstract void Speak();
    public virtual void Move() => Console.WriteLine("Moving");
}

abstract class Mammal : Animal
{
    public sealed override void Move() => Console.WriteLine("Mammal moving");
    // Speak 仍為抽象
}

class Dog : Mammal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Woof");
    // Move 已密封，不可覆寫
}

class Cat : Mammal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Meow");
}

設計決策指南

總結

abstract 與 sealed 是繼承體系的兩極：一個要求必須擴充，一個禁止擴充。override、sealed override、abstract override、new 構成四種繼承語意，精準表達設計意圖。掌握它們，能建構清晰、安全且可演進的類別階層。