C# virtual、override、abstract、sealed 關鍵字深度解析：多型實作機制

方法修飾詞總覽

C# 方法宣告語法：可視性 修飾詞 回傳型別 方法名(參數列表) { 主體 }。修飾詞互斥，僅能從以下選一：

虛擬方法與多型範例

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

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

class Program
{
    static void Main()
    {
        Base obj = new Derived();
        obj.Hello(); // 輸出: Hello from Derived
    }
}

關鍵點：

• 基類標記 virtual，衍生類用 override 覆寫。
• 透過基類參考指向衍生類實例，呼叫時依實際型別執行衍生類實作（動態分派）。
• static 方法無法標記 virtual，因屬於類別非實例。

進階組合

public abstract class Animal
{
    public abstract void Speak(); // 必須實作
    public virtual void Move() => Console.WriteLine("Moving..."); // 可選覆寫
}

public class Dog : Animal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Wang!");
    public sealed override void Move() => Console.WriteLine("Running fast"); // 禁止再覆寫
}

// public class Puppy : Dog { public override void Move() { } } // 編譯錯誤：Move 已 sealed

常見錯誤與最佳實務

• 忘記 virtual：基類未標記，衍生類用 new 隱藏而非覆寫，多型失效。
• 覆寫時漏寫 override：編譯器警告 CS0114，建議明確加上 override 或 new。
• 建構函式呼叫虛擬方法：基類建構函式執行時衍生類尚未初始化，呼叫 override 方法會操作未就緒欄位，極危險。
• 介面 vs 抽象類別：純行為契約用介面；需共享實作或狀態用 abstract class。

IL 層面觀察

callvirt 指令用於虛擬/介面方法呼叫，執行期查閱方法表；call 用於靜態/非虛擬/基類明確呼叫。理解此差異有助於效能調優與除錯。