继承 - 派生类型以创建更具体的行为

2025-06-22

继承与封装和多态性一起是面向对象的编程的三个主要特征之一。通过继承，可以创建新的类，以便重复使用、扩展和修改在其他类中定义的行为。其成员继承的 类称为基类，继承这些成员的 类称为派生类。派生类只能有一个直接基类。但是，继承是可传递的。如果ClassC派生自ClassB，并且ClassB派生自ClassA，ClassC则继承在ClassB和ClassA声明的成员。

注释

结构不支持继承，但它们可以实现接口。

从概念上讲，派生类是基类的专用化。例如，如果你有一个基类 Animal，则可能有一个命名 Mammal 的派生类和另一个命名 Reptile的派生类。 Mammal 是一个 Animal，而 Reptile 是一个 Animal，但每个派生类表示对基类的不同专用化。

接口声明可以为其成员定义默认实现。这些实现由派生接口和实现这些接口的类继承。有关默认接口方法的详细信息，请参阅有关接口的文章。

定义要从另一个类派生的类时，派生类会隐式获取基类的所有成员，其构造函数和终结器除外。派生类重用基类中的代码，而无需重新实现它。可以在派生类中添加更多成员。派生类扩展基类的功能。

下图显示了一个类 WorkItem ，表示某些业务流程中的工作项。像所有类一样，它从System.Object派生并继承了其所有方法。 WorkItem 会添加其自己的六个成员。这些成员包括构造函数，因为构造函数不会继承。类 ChangeRequest 继承自 WorkItem 并表示特定类型的工作项。 ChangeRequest 从 WorkItem 和 Object 中继承的成员之外再添加两个新成员。它必须添加自己的构造函数，并且还会添加 originalItemID。属性 originalItemID 使 ChangeRequest 实例能够与更改请求应用到的原始 WorkItem 实例相关联。

显示类继承的关系图

下面的示例演示如何用 C# 表示上图中所示的类关系。该示例还演示了如何 WorkItem 重写虚拟方法 Object.ToString，以及类如何 ChangeRequest 继承 WorkItem 该方法的实现。第一个块定义类：

// WorkItem implicitly inherits from the Object class.
public class WorkItem
{
    // Static field currentID stores the job ID of the last WorkItem that
    // has been created.
    private static int currentID;

    //Properties.
    protected int ID { get; set; }
    protected string Title { get; set; }
    protected string Description { get; set; }
    protected TimeSpan jobLength { get; set; }

    // Default constructor. If a derived class does not invoke a base-
    // class constructor explicitly, the default constructor is called
    // implicitly.
    public WorkItem()
    {
        ID = 0;
        Title = "Default title";
        Description = "Default description.";
        jobLength = new TimeSpan();
    }

    // Instance constructor that has three parameters.
    public WorkItem(string title, string desc, TimeSpan joblen)
    {
        this.ID = GetNextID();
        this.Title = title;
        this.Description = desc;
        this.jobLength = joblen;
    }

    // Static constructor to initialize the static member, currentID. This
    // constructor is called one time, automatically, before any instance
    // of WorkItem or ChangeRequest is created, or currentID is referenced.
    static WorkItem() => currentID = 0;

    // currentID is a static field. It is incremented each time a new
    // instance of WorkItem is created.
    protected int GetNextID() => ++currentID;

    // Method Update enables you to update the title and job length of an
    // existing WorkItem object.
    public void Update(string title, TimeSpan joblen)
    {
        this.Title = title;
        this.jobLength = joblen;
    }

    // Virtual method override of the ToString method that is inherited
    // from System.Object.
    public override string ToString() =>
        $"{this.ID} - {this.Title}";
}

// ChangeRequest derives from WorkItem and adds a property (originalItemID)
// and two constructors.
public class ChangeRequest : WorkItem
{
    protected int originalItemID { get; set; }

    // Constructors. Because neither constructor calls a base-class
    // constructor explicitly, the default constructor in the base class
    // is called implicitly. The base class must contain a default
    // constructor.

    // Default constructor for the derived class.
    public ChangeRequest() { }

    // Instance constructor that has four parameters.
    public ChangeRequest(string title, string desc, TimeSpan jobLen,
                         int originalID)
    {
        // The following properties and the GetNexID method are inherited
        // from WorkItem.
        this.ID = GetNextID();
        this.Title = title;
        this.Description = desc;
        this.jobLength = jobLen;

        // Property originalItemID is a member of ChangeRequest, but not
        // of WorkItem.
        this.originalItemID = originalID;
    }
}

下一个块演示如何使用基类和派生类：

// Create an instance of WorkItem by using the constructor in the
// base class that takes three arguments.
WorkItem item = new WorkItem("Fix Bugs",
                            "Fix all bugs in my code branch",
                            new TimeSpan(3, 4, 0, 0));

// Create an instance of ChangeRequest by using the constructor in
// the derived class that takes four arguments.
ChangeRequest change = new ChangeRequest("Change Base Class Design",
                                        "Add members to the class",
                                        new TimeSpan(4, 0, 0),
                                        1);

// Use the ToString method defined in WorkItem.
Console.WriteLine(item.ToString());

// Use the inherited Update method to change the title of the
// ChangeRequest object.
change.Update("Change the Design of the Base Class",
    new TimeSpan(4, 0, 0));

// ChangeRequest inherits WorkItem's override of ToString.
Console.WriteLine(change.ToString());
/* Output:
    1 - Fix Bugs
    2 - Change the Design of the Base Class
*/

抽象和虚拟方法

基类将方法声明为 virtual 时，派生类可以使用其自己的实现override该方法。如果基类将成员声明为 abstract，则必须在直接继承自该类的任何非抽象类中重写该方法。如果派生类本身是抽象类，则它继承抽象成员而不实现它们。抽象和虚拟成员是多态性的基础，这是面向对象的编程的第二个主要特征。有关详细信息，请参阅多态性。

抽象基类

如果要使用新运算符防止直接实例化，则可以将类声明为抽象类。仅当新类派生自抽象类时，才能使用抽象类。抽象类可以包含一个或多个本身声明为抽象的方法签名。这些签名指定参数和返回值，但没有实现（方法正文）。抽象类不必包含抽象成员;但是，如果类确实包含抽象成员，则必须将类本身声明为抽象成员。不是抽象本身的派生类必须为抽象基类中的任何抽象方法提供实现。

接口

接口是定义一组成员的引用类型。实现该接口的所有类和结构都必须实现该成员集。接口可以为其中任何或全部成员定义默认实现。即使类只能从单个直接基类派生，也可以实现多个接口。

接口用于为不一定具有“是”关系的类定义特定功能。例如， System.IEquatable<T> 接口可由任何类或结构实现，以确定该类型的两个对象是否等效（但类型定义等效性）。 IEquatable<T> 不表示基类和派生类之间存在的同一种“是”关系（例如，Mammal 是 Animal）。有关详细信息，请参阅接口。

防止进一步派生

类可以通过将自身或成员声明为 sealed 来防止其他类继承自它或其任何成员。

基类成员的派生类隐藏

派生类可以通过声明具有相同名称和签名的成员来隐藏基类成员。 new 修饰符可以用于显式指示成员不应作为基类成员的重写。使用 new 不是必需的，但如果未使用 new，则会产生编译器警告。有关详细信息，请参阅使用重写和新关键字进行版本控制以及了解何时使用重写和新关键字。

通过

继承 - 派生类型以创建更具体的行为

抽象和虚拟方法

抽象基类

接口

防止进一步派生

基类成员的派生类隐藏

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