.NET 虛函數機制深度解析：virtual、override、new、sealed 與介面實現的完整圖譜

基礎虛函數調用

class CA { public virtual void Foo() { Console.WriteLine("CA.Foo"); } }
class CB : CA { public override void Foo() { Console.WriteLine("CB.Foo"); } }

class Test {
    public static void InvokeFoo(CA ca) { ca.Foo(); }
    public static void Main() { InvokeFoo(new CB()); } // 輸出: CB.Foo
}

關鍵字：virtual（啟用運行時綁定）、override（覆寫基類實現）

四種組合實驗結果

override vs new：方法隱藏與覆寫的本質區別

class CA { public virtual void Foo() { Console.WriteLine("CA.Foo"); } }
class CB : CA { public override void Foo() { Console.WriteLine("CB.Foo"); } }
class CC : CA { public new void Foo() { Console.WriteLine("CC.Foo"); } } // 隱藏

class Test {
    public static void Main() {
        Console.WriteLine(typeof(CB).GetMethods().Length); // 5 (含 1 個 Foo)
        Console.WriteLine(typeof(CC).GetMethods().Length); // 6 (含 2 個 Foo)
    }
}

• override：替換基類虛方法槽位，方法數不增加
• new：隱藏基類方法，新增獨立方法槽位（IL 級別為 virtual final）
• 無修飾符默認 new（編譯器警告）

介面方法隱式虛函數

interface IA { void Foo(); }
class CA : IA { 
    public void Foo() { Console.WriteLine("CA.Foo"); } // 隱式 virtual final
}

• 介面方法天然為虛函數，不可顯式加 virtual
• 實現類方法預設為 sealed (final)，子類無法再 override
• 需在實現類顯式加 virtual 才允許子類覆寫

複雜繼承鏈實驗

interface IA { void Foo(); }
class CA : IA { public virtual void Foo() { Console.WriteLine("CA.Foo"); } }
class CB : CA, IA { public void Foo() { Console.WriteLine("CB.Foo"); } } // 無 override、無 virtual

class Test {
    public static void InvokeFoo(CA ca) { ca.Foo(); }
    public static void Main() {
        InvokeFoo(new CA()); // 輸出?
        InvokeFoo(new CB()); // 輸出?
    }
}

思考：CB.Foo 會被調用嗎？為什麼？（答案：CB.Foo 隱藏 CA.Foo，但 CA.Foo 仍為虛方法，CB 未 override，故調用 CA.Foo）

IL 視角：virtual、final、newslot

• virtual：方法槽位可被覆寫
• final：封鎖覆寫（C# sealed）
• newslot：強制分配新虛方法槽位（C# new 隱藏）

總結

.NET 虛函數機制核心在於虛方法表槽位管理。virtual 開啟槽位，override 替換槽位內容，new 分配新槽位，sealed 封鎖槽位。介面實現預設 virtual final，需顯式 virtual 開放覆寫。理解 IL 層面機制，能精準控制多態行為，避免隱藏導致的難診斷 Bug。