C# 抽象類別、密封類別與類別成員完整解析

本文系統整理 C# 中 abstract（抽象）、sealed（密封）修飾詞在類別與成員上的用法、限制與最佳實踐，並對比虛擬方法與抽象方法的異同，幫助開發者正確設計繼承體系。

1. 抽象類別與抽象成員

定義語法

public abstract class A { /* 類別成員 */ }

特性

• 無法直接實例化（`new A()` 編譯錯誤）。
• 可包含抽象成員（無實作）與具體成員（有實作）。
• 目的：提供多個衍生類別共享的基礎定義，強制衍生類別實作特定行為。

抽象方法

public abstract class A {
    public abstract void DoWork(int i); // 僅宣告，無大括號
}

• 衍生類別必須覆寫（`override`）所有抽象方法。
• 可將繼承自基類的 `virtual` 方法標記為 `abstract override`，強制後續衍生類別重新實作（切斷原始實作鏈）。

範例：強制重新實作虛擬方法

public class D { public virtual void DoWork(int i) { /* 原始 */ } }
public abstract class E : D { public abstract override void DoWork(int i); }
public class F : E { public override void DoWork(int i) { /* 新實作 */ } }

此時 `F` 無法呼叫 `D.DoWork`，達到「強制重寫」效果。

2. 密封類別與密封成員

密封類別

public sealed class D { /* 成員 */ }

• 不可被繼承（不可作為基類）。
• 因此也不能是 `abstract`。
• 運行時可對密封類別成員呼叫進行優化（非虛擬呼叫），略微提升效能。

密封成員（方法/屬性/事件）

• 只能用於 `override` 成員上：`public sealed override void DoWork() { }`
• 作用：阻斷繼承鏈，後續衍生類別無法再覆寫該成員。

3. 虛擬方法 vs 抽象方法

核心差異

抽象方法可視為「沒有實作本體的虛擬方法」；虛擬方法提供預設實作，抽象方法強制衍生類別提供實作。

4. 設計指引

• is-a 關係且需共享程式碼 → 考慮 abstract class。
• 定義行為契約、多型替換 → 優先 interface（C# 8+ 可含預設實作）。
• 不希望被繼承/覆寫 → 加上 sealed。
• 基類提供預設行為但允許擴展 → virtual。
• 基類定義契約但不提供實作 → abstract。

參考資源

MSDN 官方文件：抽象與密封類別以及類別成員