深入理解 C# 虛擬方法與多態機制

虛擬方法與非虛擬方法的核心差異

在 C# 中，當方法使用 virtual 修飾符聲明時，該方法即為「虛擬方法」；反之則為「非虛擬方法」。虛擬方法允許派生類透過 override 關鍵字改寫其執行邏輯，從而實現多態；而非虛擬方法無論由基類實例或派生類實例呼叫，執行行為均保持不變。值得注意的是，標記為 virtual 的方法不可同時使用 static、abstract 或 override 修飾符。

程式碼範例解析

以下範例展示虛擬方法 G() 與非虛擬方法 F() 的行為差異：

using System;

class A
{
    public void F() { Console.WriteLine("A.F"); }
    public virtual void G() { Console.WriteLine("A.G"); }
}

class B : A
{
    // 使用 new 隱藏基類非虛擬方法
    public new void F() { Console.WriteLine("B.F"); }
    // 使用 override 重寫虛擬方法
    public override void G() { Console.WriteLine("B.G"); }
}

class Test
{
    static void Main()
    {
        B b = new B();
        A a = b; // 向上轉型

        a.F(); // 輸出: A.F (非虛擬，依據參考型別)
        b.F(); // 輸出: B.F (非虛擬，依據實際型別)
        a.G(); // 輸出: B.G (虛擬，動態繫結至實際型別)
        b.G(); // 輸出: B.G (虛擬，動態繫結至實際型別)
    }
}

關鍵點總結

• 非虛擬方法：編譯期靜態繫結，呼叫版本取決於參考變數的宣告型別。
• 虛擬方法：執行期動態繫結，呼叫版本取決於物件的實際型別。
• new 關鍵字：僅隱藏基類成員，不影響多態行為；透過基類參考呼叫時仍會執行基類版本。
• override 關鍵字：擴展虛擬方法，實現真正的多態；透過基類參考呼叫時會執行派生類版本。

範例中 a.G() 實際呼叫 B.G，正是因為編譯時型別為 A，但執行時型別為 B，CLR 根據實際物件型別分派方法，這正是多態的核心機制。