C# 教程第 9 課：多型完整指南（虛擬方法、覆寫、基類參考呼叫衍生實作）

學習目標

1. 理解多型概念
2. 定義 virtual 虛擬方法
3. 用 override 覆寫
4. 透過基類參考呼叫衍生類實作

基類：DrawingObject

using System;

public class DrawingObject
{
    public virtual void Draw()
    {
        Console.WriteLine("I'm just a generic drawing object.");
    }
}

virtual 允許衍生類覆寫。

衍生類：Line、Circle、Square

public class Line : DrawingObject
{
    public override void Draw() => Console.WriteLine("I'm a Line.");
}

public class Circle : DrawingObject
{
    public override void Draw() => Console.WriteLine("I'm a Circle.");
}

public class Square : DrawingObject
{
    public override void Draw() => Console.WriteLine("I'm a Square.");
}

每個衍生類用 override 提供專屬實作。

多型示範：DrawDemo

public class DrawDemo
{
    public static int Main()
    {
        DrawingObject[] objs = new DrawingObject[4];
        objs[0] = new Line();
        objs[1] = new Circle();
        objs[2] = new Square();
        objs[3] = new DrawingObject();

        foreach (DrawingObject obj in objs)
            obj.Draw(); // 執行期依實際型別派發

        return 0;
    }
}

輸出

I'm a Line.
I'm a Circle.
I'm a Square.
I'm just a generic drawing object.

關鍵機制解析

1. 陣列元素型別為基類：DrawingObject[] 可容納所有衍生類實例（Liskov 替換原則）。
2. 虛擬方法表：CLR 依物件實際型別查找方法槽，呼叫最衍生的覆寫實作。
3. 非虛擬方法：若基類方法非 virtual，衍生類用 new 隱藏，則透過基類參考呼叫仍執行基類版本（靜態繫結）。
4. abstract：抽象方法強制衍生類實作，基類不可實例化。

進階補充

• sealed override：防止進一步覆寫。
• base.Draw()：在覆寫方法中呼叫基類實作。
• 介面方法預設為虛擬，實作類別隱含 override。
• 模式比對 (C# 7+)：obj switch { Line l => ..., Circle c => ... } 也是多型的一種表達。