C# 和 .NET 中的繼承

發行項
05/10/2023

本教學課程將介紹 C# 中的繼承。繼承是一種物件導向程式設計語言的功能，可讓您定義基底類別，提供特定功能 (資料和行為)，以及定義繼承或覆寫該功能的衍生類別。

必要條件

我們建議使用適用於 Windows 的 Visual Studio。您可以從 Visual Studio 下載頁面下載免費版本。 Visual Studio 包含 .NET SDK。
您也可以將 Visual Studio Code 編輯器與 C# DevKit 搭配使用。您必須個別安裝最新的 .NET SDK。
如果您偏好不同的編輯器，則需要安裝最新的 .NET SDK。

執行範例

若要建立和執行本教學課程中的範例，請您從命令列使用 DotNet 公用程式。每個範例都依照下列步驟執行︰

建立可儲存範例的目錄。
在命令提示字元處輸入 dotnet new console 命令，以建立新的 .NET Core 專案。
將範例程式碼複製並貼到您的程式碼編輯器。
從命令列輸入 dotnet restore命令來載入或還原專案的相依性。

您不必執行 dotnet restore，因為其會由需要進行還原的所有命令隱含執行，例如 dotnet new、dotnet build、dotnet run、dotnet test、dotnet publish 和 dotnet pack。若要停用隱含還原，請使用 --no-restore 選項。

dotnet restore 命令在適合進行明確還原的特定案例中仍可派上用場，例如 Azure DevOps Services 中的持續整合組建，或在需要明確控制何時進行還原的組建系統中。

如需了解如何管理 NuGet 摘要，請參閱 dotnet restore 文件。
輸入 dotnet run 命令來編譯和執行範例。

背景︰什麼是繼承？

「繼承」是物件導向程式設計的其中一個基本屬性。它可讓您定義子類別，重複使用 (繼承)、擴充或修改父類別行為。其成員可供繼承的類別稱為「基底類別」。繼承基底類別成員的類別則稱為「衍生類別」。

C# 和 .NET 只支援「單一繼承」。也就是說，類別只能繼承自單一類別。不過，繼承可以轉移，這可讓您定義一組型別的繼承階層。換句話說，型別 D 可繼承自型別 C，其繼承自型別 B，而該型別的繼承來源為基底類別型別 A。因為繼承可以轉移，所以型別 D 可以使用型別 A 的成員。

基底類別的所有成員不一定都由衍生類別繼承。不會繼承的成員如下︰

靜態建構函式，其會初始化類別的靜態資料。
執行個體建構函式，您呼叫它來建立類別的新執行個體。每個類別都必須定義自己的建構函式。
完成項，由執行階段的記憶體回收行程呼叫以終結類別的執行個體。

由衍生類別繼承基底類別的所有其他成員時，是否可以看見它們，取決於其存取範圍。成員存取範圍會影響其在衍生類別的可見性，如下所示︰

私用成員只有以巢狀方式置於其基底類別時，才會顯示在衍生類別中。否則，不會顯示在衍生類別中。在下列範例中，A.B 是衍生自 A 的巢狀類別，而 C 則衍生自 A。私用 A._value 欄位會顯示在 A.B 中。不過，如果您移除 C.GetValue 方法中的註解，並嘗試編譯這個範例，它會產生編譯器錯誤 CS0122：「'A.value' 的保護層級導致無法對其進行存取」。

public class A
{
    private int _value = 10;

    public class B : A
    {
        public int GetValue()
        {
            return _value;
        }
    }
}

public class C : A
{
    //    public int GetValue()
    //    {
    //        return _value;
    //    }
}

public class AccessExample
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var b = new A.B();
        Console.WriteLine(b.GetValue());
    }
}
// The example displays the following output:
//       10

受保護成員只會顯示在衍生類別中。
內部成員只會顯示在和基底類別位於相同組件的衍生類別中。和基底類別位於不同組件的衍生類別中不會顯示它們。
公用成員會顯示在衍生類別中，同時也是衍生類別公用介面的一部分。公用繼承成員都可以呼叫，如同在衍生類別中定義一般。在下列範例中，類別 A 定義名為 Method1 的方法，而類別 B 則繼承自 A 類別。範例接著會將 Method1 視為 B 上的執行個體方法來呼叫。
```
public class A
{
    public void Method1()
    {
        // Method implementation.
    }
}

public class B : A
{ }

public class Example
{
    public static void Main()
    {
        B b = new ();
        b.Method1();
    }
}
```

衍生類別也可以提供替代實作來「覆寫」繼承的成員。基底類別中的成員必須標示有 virtual 關鍵字，才能覆寫成員。根據預設，基底類別成員未標記為 virtual，因此無法覆寫。如下列範例所示，嘗試覆寫非虛擬成員會產生編譯器錯誤 CS0506：「<member> 無法覆寫繼承的成員 <member>，因為其未標記為 virtual、abstract 或 override」。

public class A
{
    public void Method1()
    {
        // Do something.
    }
}

public class B : A
{
    public override void Method1() // Generates CS0506.
    {
        // Do something else.
    }
}

在某些情況下，衍生類別「必須」覆寫基底類別實作。標示有 abstract 關鍵字的基底類別成員都需要以衍生類別覆寫。嘗試編譯下列範例會產生編譯器錯誤 CS0534：「<class> 未實作繼承的抽象成員 <member>」，因為類別 B 不會為 A.Method1 提供任何實作。

public abstract class A
{
    public abstract void Method1();
}

public class B : A // Generates CS0534.
{
    public void Method3()
    {
        // Do something.
    }
}

繼承只適用於類別和介面。其他型別分類 (結構、委派及列舉) 均不支援繼承。由於這些規則，嘗試編譯如下列範例所示的程式碼會產生編譯器錯誤 CS0527：「介面清單中的類型 'ValueType' 不是介面」。錯誤訊息指出，雖然您可以定義結構實作的介面，但不支援繼承。

public struct ValueStructure : ValueType // Generates CS0527.
{
}

隱含繼承

除了透過單一繼承而繼承自的任何型別以外，Object 或從中衍生的型別都會是 .NET 型別系統中所有型別的隱含繼承來源。任何類型都可以使用 Object 的一般功能。

為了說明隱含繼承表示的意思，讓我們定義只有空的類別定義的新類別 SimpleClass︰

public class SimpleClass
{ }

您接下來可以使用反映 (可讓您檢查類型的中繼資料以取得該類型的相關資訊) 來取得一份屬於 SimpleClass 類型的成員清單。雖然您尚未在 SimpleClass 類別中定義任何成員，但此範例的輸出指出它實際上有九個成員。其中一個成員是 C# 編譯器為 SimpleClass 類型自動提供的無參數 (或預設) 建構函式。其餘八個成員都屬於 Object，該型別是 .NET 型別系統中所有類別與介面最終的隱含繼承來源。

using System.Reflection;

public class SimpleClassExample
{
    public static void Main()
    {
        Type t = typeof(SimpleClass);
        BindingFlags flags = BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public |
                             BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.FlattenHierarchy;
        MemberInfo[] members = t.GetMembers(flags);
        Console.WriteLine($"Type {t.Name} has {members.Length} members: ");
        foreach (MemberInfo member in members)
        {
            string access = "";
            string stat = "";
            var method = member as MethodBase;
            if (method != null)
            {
                if (method.IsPublic)
                    access = " Public";
                else if (method.IsPrivate)
                    access = " Private";
                else if (method.IsFamily)
                    access = " Protected";
                else if (method.IsAssembly)
                    access = " Internal";
                else if (method.IsFamilyOrAssembly)
                    access = " Protected Internal ";
                if (method.IsStatic)
                    stat = " Static";
            }
            string output = $"{member.Name} ({member.MemberType}): {access}{stat}, Declared by {member.DeclaringType}";
            Console.WriteLine(output);
        }
    }
}
// The example displays the following output:
//	Type SimpleClass has 9 members:
//	ToString (Method):  Public, Declared by System.Object
//	Equals (Method):  Public, Declared by System.Object
//	Equals (Method):  Public Static, Declared by System.Object
//	ReferenceEquals (Method):  Public Static, Declared by System.Object
//	GetHashCode (Method):  Public, Declared by System.Object
//	GetType (Method):  Public, Declared by System.Object
//	Finalize (Method):  Internal, Declared by System.Object
//	MemberwiseClone (Method):  Internal, Declared by System.Object
//	.ctor (Constructor):  Public, Declared by SimpleClass

隱含繼承自 Object 類別讓以下方法可以使用 SimpleClass 類別：

將 SimpleClass 物件轉換為其字串表示的公用 ToString 方法會傳回完整型別名稱。在此情況下，ToString 方法會傳回字串 "SimpleClass"。
測試兩個物件是否相等的三種方法︰公用執行個體 Equals(Object) 方法、公用靜態 Equals(Object, Object) 方法以及公用靜態 ReferenceEquals(Object, Object) 方法。根據預設，這些方法會測試參考是否相等。也就是說，兩個物件必須都參考相同的物件才會相等。
公用 GetHashCode 方法會計算出一個值，其允許在雜湊集合中使用該型別的執行個體。
公用 GetType 方法會傳回代表 SimpleClass 型別的 Type 物件。
受保護的 Finalize 方法設計為在記憶體回收行程回收物件的記憶體之前釋放 Unmanaged 的資源。
受保護的 MemberwiseClone 方法會建立目前物件的淺層複製 (Shallow Clone)。

因為隱含繼承，所以您能呼叫從 SimpleClass 物件繼承的任何成員，如同 SimpleClass 類別中定義的實際成員一般。例如，下列範例呼叫 SimpleClass.ToString 方法，其 SimpleClass 繼承自Object。

public class EmptyClass
{ }

public class ClassNameExample
{
    public static void Main()
    {
        EmptyClass sc = new();
        Console.WriteLine(sc.ToString());
    }
}
// The example displays the following output:
//        EmptyClass

下表列出您可以在 C# 中建立型別分類和其隱含繼承自的類別。每個基底型別都有一組不同的成員可透過繼承來使用以隱含地衍生型別。

型別分類	隱含繼承自
class	Object
struct	ValueType，Object
列舉	Enum、ValueType、Object
delegate	MulticastDelegate、Delegate、Object

繼承和「是」關聯性

在正常情況下，繼承用來表示基底類別與一或多個衍生類別之間的「是」關聯性，其中的衍生類別是基底類別的特殊版本；衍生類別是基底類別的一種型別。例如，Publication 類別代表任何類型的發行物，而 Book 和 Magazine 類別代表特定發行物型別。

注意

類別或結構可以實作一或多個介面。介面實作通常以單一繼承的因應措施或搭配結構使用繼承的方式呈現，但其目的在表達介面與其實作型別之間和繼承不同的關聯性 (「可以執行」關聯性)。介面會定義一組其實作型別可以使用的功能子集 (例如測試相等、比較或排序物件，或支援區分文化特性剖析和格式化的能力)。

請注意，「是」也在表達型別與其特定具現化型別之間的關聯性。在下列範例中，Automobile 類別有三個唯一的唯讀屬性︰ Make為汽車製造商、Model為汽車種類以及 Year為其製造年份。您的 Automobile 類別還有一個建構函式，會將其引數指派給屬性值，並會覆寫 Object.ToString 方法以產生可唯一識別 Automobile 執行個體的字串，而不是 Automobile 類別。

public class Automobile
{
    public Automobile(string make, string model, int year)
    {
        if (make == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(make), "The make cannot be null.");
        else if (string.IsNullOrWhiteSpace(make))
            throw new ArgumentException("make cannot be an empty string or have space characters only.");
        Make = make;

        if (model == null)
            throw new ArgumentNullException(nameof(model), "The model cannot be null.");
        else if (string.IsNullOrWhiteSpace(model))
            throw new ArgumentException("model cannot be an empty string or have space characters only.");
        Model = model;

        if (year < 1857 || year > DateTime.Now.Year + 2)
            throw new ArgumentException("The year is out of range.");
        Year = year;
    }

    public string Make { get; }

    public string Model { get; }

    public int Year { get; }

    public override string ToString() => $"{Year} {Make} {Model}";
}

在此情況下，您不應該仰賴繼承來表示特定的車輛廠牌和款式。例如，您不需要定義 Packard 類型來表示 Packard Motor 汽車公司製造的汽車。相反地，您可以建立 Automobile 物件，將適當的值傳遞至它的類別建構函式，如下列範例所示。

using System;

public class Example
{
    public static void Main()
    {
        var packard = new Automobile("Packard", "Custom Eight", 1948);
        Console.WriteLine(packard);
    }
}
// The example displays the following output:
//        1948 Packard Custom Eight

以繼承為基礎的是關聯性，最適合用於基底類別，以及會對基底類別新增額外成員或其需要的額外功能是基底類別所沒有的衍生類別。

設計基底類別和衍生類別

讓我們來看設計基底類別和其衍生類別的流程。在本節中，您會定義基底類別 Publication，其代表任何類型的發行物，例如書籍、雜誌、報紙、期刊、文章等等。您也會定義衍生自 Publication 的 Book 類別。您可以輕鬆地擴充該範例來定義其他衍生類別，例如 Magazine、Journal、Newspaper 及 Article。

基底 Publication 類別

在設計 Publication 類別時，您需要做出幾個設計決策：

您的基底 Publication 類別中包含哪些成員，以及 Publication 成員是否提供方法實作，或 Publication 是否為抽象基底類別，可作為其衍生類別的範本。

在此情況下，Publication 類別會提供方法實作。設計抽象基底類別和其衍生類別一節中所包含的範例，會使用抽象基底類別來定義衍生類別必須覆寫的方法。衍生類別可隨意提供適用於衍生型別的任何實作。

能夠重複使用程式碼 (也就是，多個衍生類別共用基底類別方法的宣告和實作，而不需要加以覆寫) 是非抽象基底類別的一項優點。因此，如果 Publication 的程式碼可能會和一些或大部分特殊 Publication 類型共用，您就應該將成員加入其中。如果您無法有效率地提供基底類別實作，您就不得不在衍生類別中大量提供相同的成員實作，而不是在基底類別中提供單一實作。在多個位置中有重複的程式碼需要維護，是造成錯誤的潛在來源。

為了能盡可能重複使用程式碼和建立邏輯與直覺式繼承階層，您希望只將所有或大部分發行物通用的資料與功能納入 Publication 類別中。衍生類別接著實作其所代表特定發行物類型的唯一成員。
擴充類別階層的程度。您想要開發有三種類別以上的階層，還是只想要一個基底類別和一或多個衍生類別？例如，Publication 可以是 Periodical 的基底類別，而後者又是 Magazine、Journal 及 Newspaper 的基底類別。

針對您的範例，您將使用有 Publication 類別和單一衍生類別 Book 的小型階層。您可以輕鬆地擴充範例，以建立一些衍生自 Publication (例如 Magazine 和 Article) 的其他類別。
將基底類別具現化是否適當。如果不適當，您應該對該類別套用 abstract 關鍵字。否則，可以呼叫其類別建構函式具現化您的 Publication 類別。如果直接呼叫其類別建構函式，嘗試具現化標示有 abstract 關鍵字的類別，C# 編譯器會產生錯誤 CS0144：「無法建立抽象類別或介面的執行個體」。如果使用反映嘗試具現化該類別，反映方法會擲回 MemberAccessException。

根據預設，可以呼叫其類別建構函式具現化基底類別。您不必明確地定義類別建構函式。如果基底類別的原始程式碼中尚未存在建構函式，C# 編譯器會自動提供預設 (無參數) 建構函式。

針對您的範例，您將 Publication 類別標示為 abstract，使它無法具現化。不含任何 abstract 方法的 abstract 類別指出此類別代表數個實體類別共用的抽象概念 (例如 Book、Journal)。
不論衍生類別是否必須繼承特定成員的基底類別實作、是否有覆寫基底類別實作的選項，或是否必須提供實作。您都可以使用 abstract 關鍵字，強制衍生類別提供實作。您可以使用 virtual 關鍵字，允許衍生類別覆寫基底類別方法。根據預設，「不」可覆寫基底類別中定義的方法。

Publication 類別沒有任何 abstract 方法，但類別本身為 abstract。
衍生類別是否代表繼承階層中的最後一個類別，且本身無法用來做為額外衍生類別的基底類別。根據預設，任何類別可以做為基底類別。您可以套用 sealed 關鍵字，指出類別不可以作為任何其他類別的基底類別。嘗試衍生自密封類別會產生編譯器錯誤 CS0509：「無法衍生自密封型別 <typeName>」。

針對您的範例，您會將衍生類別標示為 sealed。

下列範例示範 Publication 類別的原始程式碼，以及由 Publication.PublicationType 屬性所傳回的 PublicationType 列舉。除了其繼承自 Object 的成員以外，Publication 類別還會定義下列的唯一成員，以及定義成員覆寫︰


public enum PublicationType { Misc, Book, Magazine, Article };

public abstract class Publication
{
    private bool _published = false;
    private DateTime _datePublished;
    private int _totalPages;

    public Publication(string title, string publisher, PublicationType type)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(publisher))
            throw new ArgumentException("The publisher is required.");
        Publisher = publisher;

        if (string.IsNullOrWhiteSpace(title))
            throw new ArgumentException("The title is required.");
        Title = title;

        Type = type;
    }

    public string Publisher { get; }

    public string Title { get; }

    public PublicationType Type { get; }

    public string? CopyrightName { get; private set; }

    public int CopyrightDate { get; private set; }

    public int Pages
    {
        get { return _totalPages; }
        set
        {
            if (value <= 0)
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(value), "The number of pages cannot be zero or negative.");
            _totalPages = value;
        }
    }

    public string GetPublicationDate()
    {
        if (!_published)
            return "NYP";
        else
            return _datePublished.ToString("d");
    }

    public void Publish(DateTime datePublished)
    {
        _published = true;
        _datePublished = datePublished;
    }

    public void Copyright(string copyrightName, int copyrightDate)
    {
        if (string.IsNullOrWhiteSpace(copyrightName))
            throw new ArgumentException("The name of the copyright holder is required.");
        CopyrightName = copyrightName;

        int currentYear = DateTime.Now.Year;
        if (copyrightDate < currentYear - 10 || copyrightDate > currentYear + 2)
            throw new ArgumentOutOfRangeException($"The copyright year must be between {currentYear - 10} and {currentYear + 1}");
        CopyrightDate = copyrightDate;
    }

    public override string ToString() => Title;
}

建構函式

因為 Publication 類別是 abstract，所以它無法從程式碼直接具現化，如下列範例所示︰
```
var publication = new Publication("Tiddlywinks for Experts", "Fun and Games",
                                  PublicationType.Book);
```
不過，其執行個體建構函式可以從衍生類別建構函式直接呼叫，如 Book 類別的原始程式碼所示。
兩個發行物相關的屬性

Title 是唯讀 String 屬性，其值是透過呼叫 Publication 建構函式提供。

Pages 是可讀寫 Int32 屬性，指出發行物的總頁數。該值會儲存在名為 totalPages 的私用欄位中。它必須為正數，否則會擲回 ArgumentOutOfRangeException。
發行者相關的成員

兩個唯讀屬性 Publisher 和 Type。這些值就是原先呼叫 Publication 類別建構函式所提供的值。
與發佈相關的成員

Publish 和 GetPublicationDate 這兩個方法可設定和傳回發行日期。當呼叫 Publish 方法並將傳遞給它的日期指派為私用 datePublished 欄位的引數時，它會將私用 published 旗標設定為 true。如果 published 旗標是 false，GetPublicationDate 方法會傳回字串 "NYP"，如果是 true，則會傳回 datePublished 欄位的值。
著作權相關的成員

Copyright 方法會將著作權所有人的名稱和著作權年份作為引數，並將它們指派給 CopyrightName 和 CopyrightDate 屬性。
覆寫 ToString 方法

如果某型別不會覆寫 Object.ToString 方法，它會傳回該型別的完整名稱，該名稱很少用來區分不同的執行個體。 Publication 類別會覆寫 Object.ToString 以傳回 Title 屬性的值。

下圖說明您的基底 Publication 類別和其隱含繼承的 Object 類別之間的關聯性。

物件和發行物類別

`Book` 類別

Book 類別代表特殊的發行物型別：書籍。下列範例顯示 Book 類別的原始程式碼。

using System;

public sealed class Book : Publication
{
    public Book(string title, string author, string publisher) :
           this(title, string.Empty, author, publisher)
    { }

    public Book(string title, string isbn, string author, string publisher) : base(title, publisher, PublicationType.Book)
    {
        // isbn argument must be a 10- or 13-character numeric string without "-" characters.
        // We could also determine whether the ISBN is valid by comparing its checksum digit
        // with a computed checksum.
        //
        if (!string.IsNullOrEmpty(isbn))
        {
            // Determine if ISBN length is correct.
            if (!(isbn.Length == 10 | isbn.Length == 13))
                throw new ArgumentException("The ISBN must be a 10- or 13-character numeric string.");
            if (!ulong.TryParse(isbn, out _))
                throw new ArgumentException("The ISBN can consist of numeric characters only.");
        }
        ISBN = isbn;

        Author = author;
    }

    public string ISBN { get; }

    public string Author { get; }

    public decimal Price { get; private set; }

    // A three-digit ISO currency symbol.
    public string? Currency { get; private set; }

    // Returns the old price, and sets a new price.
    public decimal SetPrice(decimal price, string currency)
    {
        if (price < 0)
            throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(price), "The price cannot be negative.");
        decimal oldValue = Price;
        Price = price;

        if (currency.Length != 3)
            throw new ArgumentException("The ISO currency symbol is a 3-character string.");
        Currency = currency;

        return oldValue;
    }

    public override bool Equals(object? obj)
    {
        if (obj is not Book book)
            return false;
        else
            return ISBN == book.ISBN;
    }

    public override int GetHashCode() => ISBN.GetHashCode();

    public override string ToString() => $"{(string.IsNullOrEmpty(Author) ? "" : Author + ", ")}{Title}";
}

除了其繼承自 Publication 的成員以外，Book 類別還會定義下列的唯一成員，以及定義成員覆寫︰

兩個建構函式

這兩個 Book 建構函式共用三個常見參數。 title 和 publisher 這兩個會對應至 Publication 建構函式的參數。第三個為 author，其會儲存至公用固定 Author 屬性。一個建構函式包含 isbn 參數，其會儲存在 ISBN Auto 屬性中。

第一個建構函式會使用 this 關鍵字來呼叫另一個建構函式。建構函式鏈結是定義建構函式的常見模式。呼叫參數個數最多的建構函式時，參數個數較少的建構函式會提供預設值。

第二個建構函式使用 base 關鍵字，來將標題和發行者名稱傳遞給基底類別建構函式。如果您在原始程式碼中沒有明確呼叫基底類別建構函式，C# 編譯器會自動呼叫基底類別的預設或無參數建構函式。
唯讀 ISBN 屬性，會傳回 Book 物件的國際標準書號，一組有 10 或 13 位數的唯一數字。 ISBN 會作為引數提供給其中一個 Book 建構函式。 ISBN 會儲存在由編譯器自動產生的私用支援欄位中。
唯讀 Author 屬性。作者名稱會做為引數提供給那兩個 Book 建構函式，並會儲存在屬性中。
兩個價格相關的唯讀屬性，Price 和 Currency。其值將在 SetPrice 方法呼叫中做為引數提供。 Currency 屬性是三位數的 ISO 貨幣符號 (例如 USD 代表美元)。 ISO 貨幣符號可從 ISOCurrencySymbol 屬性擷取。這兩個屬性皆為外部唯讀，但兩者皆可透過 Book 類別中的程式碼設定。
SetPrice 方法會設定 Price 和 Currency 屬性的值。那些值是由相同的屬性傳回。
覆寫 ToString 方法 (繼承自Publication)，以及 Object.Equals(Object) 與 GetHashCode 方法 (繼承自Object)。

除非遭到覆寫，否則 Object.Equals(Object) 方法會測試參考是否相等。也就是說，如果兩個物件變數都參考相同的物件，才會將兩者視為相等。在 Book 類別中，如果兩個 Book 物件都有相同的 ISBN，兩者應該相等。

當您覆寫 Object.Equals(Object) 方法時，也必須覆寫 GetHashCode 方法，以傳回值供執行階段用來在雜湊集合中儲存項目，藉以提高擷取效率。雜湊碼應會傳回和相等測試一致的值。由於您已覆寫 Object.Equals(Object)，在兩個 Book 物件的 ISBN 屬性相等時傳回 true，因此您可以呼叫 ISBN 屬性所傳回字串的 GetHashCode 方法，來傳回計算出的雜湊碼。

下圖說明 Book 類別和其 Publication 基底類別之間的關聯性。

發行物和書籍類別

您現在可以具現化 Book 物件，叫用其唯一與繼承成員，然後將它作為引數傳遞給預期參數為類型 Publication 或類型 Book 的方法，如下列範例所示。

public class ClassExample
{
    public static void Main()
    {
        var book = new Book("The Tempest", "0971655819", "Shakespeare, William",
                            "Public Domain Press");
        ShowPublicationInfo(book);
        book.Publish(new DateTime(2016, 8, 18));
        ShowPublicationInfo(book);

        var book2 = new Book("The Tempest", "Classic Works Press", "Shakespeare, William");
        Console.Write($"{book.Title} and {book2.Title} are the same publication: " +
              $"{((Publication)book).Equals(book2)}");
    }

    public static void ShowPublicationInfo(Publication pub)
    {
        string pubDate = pub.GetPublicationDate();
        Console.WriteLine($"{pub.Title}, " +
                  $"{(pubDate == "NYP" ? "Not Yet Published" : "published on " + pubDate):d} by {pub.Publisher}");
    }
}
// The example displays the following output:
//        The Tempest, Not Yet Published by Public Domain Press
//        The Tempest, published on 8/18/2016 by Public Domain Press
//        The Tempest and The Tempest are the same publication: False

設計抽象基底類別及其衍生類別

在上述範例中，您定義的基底類別會為一些方法提供實作，以允許衍生類別共用程式碼。不過，在許多情況下，基底類別不需要提供實作。相反地，基底類別是宣告「抽象方法」的「抽象類別」；它會作為範本，定義每個衍生類別都必須實作的成員。通常在抽象基底類別中，每個衍生類型都會有該類型的唯一實作。您已使用 abstract 關鍵字來標示類別，因為具現化 Publication 物件沒有任何意義，但該類別確實會提供發行物通用功能的實作。

例如，每個封閉的二維幾何圖形都包括兩個屬性：面積 (其為圖形內部範圍) 以及周長或圖形邊緣的距離。不過，計算這些屬性的方式，完全取決於特定圖形。例如，計算圓形的周長 (圓周) 的公式，就和計算四方形周長的公式不同。 Shape 類別是具有 abstract 方法的 abstract 類別。這表示衍生類別共用相同的功能，但這些衍生類別會以不同的方式來實作該功能。

下列範例定義一個名為 Shape 的基底類別，其中定義兩個屬性︰Area 和 Perimeter。除了標示有 abstract 關鍵字的類別，每個執行個體成員也都標示 abstract 關鍵字。在此情況下，Shape 也會覆寫 Object.ToString 方法以傳回型別的名稱，而不是其完整名稱。此外，它會定義兩個靜態成員 GetArea 和 GetPerimeter，讓呼叫端能夠輕鬆地擷取任何衍生類別執行個體的面積和周長。當您將衍生類別的執行個體傳遞給上述任一種方法時，執行階段都會呼叫衍生類別的方法覆寫。

public abstract class Shape
{
    public abstract double Area { get; }

    public abstract double Perimeter { get; }

    public override string ToString() => GetType().Name;

    public static double GetArea(Shape shape) => shape.Area;

    public static double GetPerimeter(Shape shape) => shape.Perimeter;
}

您接著可以從代表特定圖形的 Shape 衍生一些類別。下列範例定義三個類別：Square、Rectangle 和 Circle。每個都使用該特定圖形的唯一公式來計算的面積和周長。某些衍生類別也定義其所代表圖形特有的屬性，例如 Rectangle.Diagonal 和 Circle.Diameter。

using System;

public class Square : Shape
{
    public Square(double length)
    {
        Side = length;
    }

    public double Side { get; }

    public override double Area => Math.Pow(Side, 2);

    public override double Perimeter => Side * 4;

    public double Diagonal => Math.Round(Math.Sqrt(2) * Side, 2);
}

public class Rectangle : Shape
{
    public Rectangle(double length, double width)
    {
        Length = length;
        Width = width;
    }

    public double Length { get; }

    public double Width { get; }

    public override double Area => Length * Width;

    public override double Perimeter => 2 * Length + 2 * Width;

    public bool IsSquare() => Length == Width;

    public double Diagonal => Math.Round(Math.Sqrt(Math.Pow(Length, 2) + Math.Pow(Width, 2)), 2);
}

public class Circle : Shape
{
    public Circle(double radius)
    {
        Radius = radius;
    }

    public override double Area => Math.Round(Math.PI * Math.Pow(Radius, 2), 2);

    public override double Perimeter => Math.Round(Math.PI * 2 * Radius, 2);

    // Define a circumference, since it's the more familiar term.
    public double Circumference => Perimeter;

    public double Radius { get; }

    public double Diameter => Radius * 2;
}

下列範例使用衍生自 Shape 的物件。具現化衍生自 Shape 的物件陣列，並呼叫會包裝所傳回 Shape 屬性值的 Shape 類別靜態方法。執行階段會從衍生類型的覆寫屬性擷取值。範例也會將陣列中的每個 Shape 物件轉換為其衍生型別，而且如果轉換成功，就會擷取 Shape 的那個特定子類別的屬性。

using System;

public class Example
{
    public static void Main()
    {
        Shape[] shapes = { new Rectangle(10, 12), new Square(5),
                    new Circle(3) };
        foreach (Shape shape in shapes)
        {
            Console.WriteLine($"{shape}: area, {Shape.GetArea(shape)}; " +
                              $"perimeter, {Shape.GetPerimeter(shape)}");
            if (shape is Rectangle rect)
            {
                Console.WriteLine($"   Is Square: {rect.IsSquare()}, Diagonal: {rect.Diagonal}");
                continue;
            }
            if (shape is Square sq)
            {
                Console.WriteLine($"   Diagonal: {sq.Diagonal}");
                continue;
            }
        }
    }
}
// The example displays the following output:
//         Rectangle: area, 120; perimeter, 44
//            Is Square: False, Diagonal: 15.62
//         Square: area, 25; perimeter, 20
//            Diagonal: 7.07
//         Circle: area, 28.27; perimeter, 18.85

C# 和 .NET 中的繼承

必要條件

執行範例

背景︰什麼是繼承？

隱含繼承

繼承和「是」關聯性

設計基底類別和衍生類別

基底 Publication 類別

`Book` 類別

設計抽象基底類別及其衍生類別

意見反應

其他資源

C# 和 .NET 中的繼承

必要條件

執行範例

背景︰什麼是繼承？

隱含繼承

繼承和「是」關聯性

設計基底類別和衍生類別

基底 Publication 類別

Book 類別

設計抽象基底類別及其衍生類別

意見反應

其他資源

`Book` 類別