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C# 类和继承(使用基类的引用)

article 2025/8/7 22:37:58

使用基类的引用

派生类的实例由基类的实例和派生类新增的成员组成。派生类的引用指向整个类对象，包括
基类部分。

如果有一个派生类对象的引用，就可以获取该对象基类部分的引用（使用类型转换运算符把
该引用转换为基类类型）。类型转换运算符放置在对象引用的前面，由圆括号括起的要被转换成
的类名组成。类型转换将在第17章阐述。将派生类对象强制转换为基类对象的作用是产生的变
量只能访问基类的成员（在被覆写方法中除外，稍后会讨论）。

接下来的几节将阐述使用对象的基类部分的引用来访问对象。我们从观察下面两行代码开
始，它们声明了对象的引用。图8-6阐明了代码，并展示了不同变量所看到的对象部分。

第一行声明并初始化了变量derived，它包含一个MyDerivedClass类型对象的引用。
第二行声明了一个基类类型MyBaseClass的变量，并把derived中的引用转换为该类型，
给出对象的基类部分的引用。
- 基类部分的引用被存储在变量mybc中，在赋值运算符的左边。
- 基类部分的引用“看不到"派生类对象的其余部分，因为它通过基类类型的引用“看”
  这个对象。

MyDerivedClass derived=new MyDerivedClass();      //创建一个对象
MyBaseClass mybc=(MyBaseClass) derived;           //转换引用

派生类的引用可以看到完整的MyDerivedClass对象，而mybc只能看到对象的
MyBaseClass部分

下面的代码展示了两个类的声明和使用。图8-7阐明了内存中的对象和引用。
Main创建了一个MyDerivedClass类型的对象，并把它的引用存储到变量derived中。Main
还创建了一个MyBaseClass类型的变量，并用它存储对象基类部分的引用。当对每个引用调用
print方法时，调用的是该引用所能看到的方法的实现，并产生不同的输出字符串。

class MyBaseClass
{public void Print(){Console.WriteLine("This is the base class.");}
}class MyDerivedClass:MyBaseClass
{public int var1;new public void Print(){Console.WriteLine("This is the derived class.");}
}class Program
{static void Main(){MyDerivedClass derived=new MyDerivedClass();MyBaseClass mybc=(MyBaseClass)derived;       //转换为基类derived.Print();                             //从派生类部分调用Printmybc.Print();                                //从基类部分调用Print//mybc.var1=5;                               //错误：基类引用无法访问派生类成员}
}

对派生类和基类的引用

虚方法和覆写方法

在上一节我们看到，当使用基类引用访问派生类对象时，得到的是基类的成员。虚方法可以
使基类的引用访问“升至“派生类内。
可以使用基类引用调用派生类的方法，只需满足下面的条件。

派生类的方法和基类的方法有相同的签名和返回类型。
基类的方法使用virtual标注。
派生类的方法使用override标注。

例如，下面的代码展示了基类方法和派生类方法的virtual及override修饰符。

class MyBaseClass             //基类
{virtual public void Print()....
}class MyDerivedClass:MyBaseClass //派生类
{override void Print()}

图8-8阐明了这组virtual和override方法。注意和上一种情况（用new隐藏基类成员）相
比在行为上的区别。

当使用基类引用（mybc）调用Print方法时，方法调用被传递到派生类并执行，因为：
- 基类的方法被标记为virtual;
- 在派生类中有匹配的override方法。
图8-8阐明了这一点，显示了一个从virtual Print方法后面开始，并指向overridePrint
方法的箭头。

虚方法和覆写方法

下面的代码和上一节中的相同，但这一次，方法上标注了virtual和override。产生的结果
和前一个示例有很大不同。在这个版本中，对基类方法的调用实际调用了子类中的方法。

class MyBaseClass
{virtual public void Print(){Console.WiteLine("This is the base class.");}
}class MyDerivedClass:MyBaseClass
{public override void Print(){Console.WriteLine("This is the derived class.");}
}class Program
{static void Main(){MyDerivedClass derived=new MyDerivedClass();MyBaseClass mybc=(MyBaseClass)derived; //强制转换成基类derived.Print();mybc.Print();}
}

其他关于virtual和override修饰符的重要信息如下。

覆写和被覆写的方法必须有相同的可访问性。例如，这种情况是不可以的：被覆写的方
法是private的，而覆写方法是public的。
不能覆写static方法或非虚方法。
方法、属性和索引器（前一章阐述过），以及另一种成员类型一一事件（将在后面阐述），
都可以被声明为virtual和override。

覆写标记为override的方法

覆写方法可以在继承的任何层次出现。

当使用对象基类部分的引用调用一个被覆写的方法时，方法的调用被沿派生层次上溯执
行，一直到标记为override的方法的最高派生（most-derived）版本。
如果在更高的派生级别有该方法的其他声明，但没有被标记为override，那么它们不会
被调用。

例如，下面的代码展示了3个类，它们形成了一个继承层次：MyBaseClass、MyDerivedClass
和SecondDerived。所有这3个类都包含名为Print的方法，并带有相同的签名。在MyBaseClass
中，Print被标记为virtual。在MyDerivedClass中，它被标记为override。在类SecondDerived
中，可以使用override或new声明方法Print。让我们看一看在每种情况下将发生什么。

class MyBaseClass  //基类
{virtual public void Print(){COnsole.WriteLine("This is the base class.");}
}class MyDerivedClass:MyBaseClass   //派生类
{override void Print(){Console.WriteLine("This is the derived class.");}}class SecondDerived:MyDerivedClass   //最高派生类
{...//在后面给出
}

情况1：使用override声明Print

如果把SecondDerived的Print方法声明为override，那么它会覆写方法的两个低派生级别的
版本，如图8-9所示。如果一个基类的引用被用于调用Print,它会向上传递，一直到类secondDerived
中的实现。

执行被传递到多层覆写链的顶端
下面的代码实现了这种情况。注意方法Main的最后两行代码。

两条语句中的第一条使用最高派生类SecondDerived的引用调用Print方法。这不是通过
基类部分的引用的调用，所以它将会调用SecondDerived中实现的方法。
而第二条语句使用基类MyBaseClass的引用调用Print方法。

class SecondDerived:MyDerivedClass
{override public void Print(){Console.WriteLine("This is the second derived class.");}
}class Program
{static void Main(){SecondDerived derived=new SecondDerived();//使用SecondDerivedMyBaseClass mybc=(MybaseClass)derived;    //使用MyBaseClassderived.Print();mybc.Print();}
}

结果是：无论Print是通过派生类调用还是通过基类调用的，都会调用最高派生类中的方法。
当通过基类调用时，调用沿着继承层次向上传递。这段代码产生以下输出：

This is the second derived class.
This is the second derived class.

2．情况2：使用new声明Print

相反，如果将SecondDerived中的Print方法声明为new，则结果如图8-10所示。Main和上
一种情况相同。

class SecondDerived:MyDerivedClass
{new public void Print(){Console.WriteLine("This is the second derived class.");}
}class Program
{static void Main(){SecondDerived derived=new SecondDerived();//使用SecondDerivedMyBaseClass mybc=(MyBaseClass)derived;    //使用MyBaseClassderived.Print();mybc.Print();}
}

结果是：当通过SecondDerived的引用调用方法Print时，SecondDenved中的方法被执行，
正如所期待的那样。然而，当通过MyBaseClass的引用调用Print方法时，方法调用只向上传递
了一级，到达类MyDerived,在那里它被执行。两种情况的唯一不同是SecondDerived中的方法
使用修饰符override还是修饰符new声明。
这段代码产生以下输出：

This is the second derived class.
This is the derived class.

隐藏覆写的方法

覆盖其他成员类型

在之前的几节中，我们已经学习了如何在方法上使用virtual/override。在属性、事件以及
索引器上的用法也是一样的。例如，下面的代码演示了名为MyProperty的只读属性，其中使用
了virtual/override。

class MyBaseClass
{private int _myInt=5;virtual public int MyProperty{get{return _myInt;}}
}class MyDerivedClass:MyBaseClass
{private int _myInt=10;override public int  MyProperty {get{return _myInt;}}
}class Program
{static void Main(){MyDerivedClass derived=new MyDerivedClass();MyBaseClass mybc=(MyBaseClass)derived;Console.WriteLine(derived.MyProperty);Console.WriteLine(mybc.MyProperty);}
}