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C# 中的多态和虚方法，如何实现多态和使用虚方法？

news 2025/9/11 1:12:36

在 C# 中，多态（Polymorphism）是面向对象编程的基本特性之一，它允许使用不同的对象和方法来执行同一操作。C# 中实现多态的方式主要是通过虚方法和抽象类。

虚方法是一种允许子类覆盖的方法，它的实现是在运行时动态确定的。C# 中，可以通过在方法前面加上 virtual 关键字来定义一个虚方法。子类可以使用 override 关键字来覆盖基类的虚方法，从而实现多态。下面是一个简单的例子：

public class Animal
{public virtual void MakeSound(){Console.WriteLine("The animal makes a sound.");}
}public class Dog : Animal
{public override void MakeSound(){Console.WriteLine("The dog barks.");}
}public class Cat : Animal
{public override void MakeSound(){Console.WriteLine("The cat meows.");}
}class Program
{static void Main(string[] args){Animal animal = new Animal();Animal dog = new Dog();Animal cat = new Cat();animal.MakeSound();dog.MakeSound();cat.MakeSound();}
}

输出结果为：

The animal makes a sound.
The dog barks.
The cat meows.

在这个例子中，Animal 类定义了一个虚方法 MakeSound()，而 Dog 和 Cat 类则分别覆盖了该方法。在 Main 函数中，我们创建了一个 Animal 对象和两个子类对象，并分别调用了它们的 MakeSound() 方法。由于 Dog 和 Cat 类覆盖了 MakeSound() 方法，所以它们的输出结果与基类的不同。

除了虚方法，抽象类也是实现多态的一种方式。抽象类是一种不能被实例化的类，它只能被用作其他类的基类。C# 中，可以通过在方法前面加上 abstract 关键字来定义一个抽象方法。子类必须实现抽象方法，否则子类也必须定义为抽象类。下面是一个简单的例子：

public abstract class Shape
{public abstract double GetArea();
}public class Square : Shape
{private double side;public Square(double s){side = s;}public override double GetArea(){return side * side;}
}public class Circle : Shape
{private double radius;public Circle(double r){radius = r;}public override double GetArea(){return Math.PI * radius * radius;}
}class Program
{static void Main(string[] args){Shape[] shapes = new Shape[2];shapes[0] = new Square(5);shapes[1] = new Circle(3);foreach (Shape shape in shapes){Console.WriteLine("Area of {0}: {1}", shape.GetType().Name, shape.GetArea());}}
}

输出结果为：

Area of Square: 25
Area of Circle: 28.274333882308

当基类中声明的方法被子类重写时，子类的方法将被调用。这种方法调用的行为称为虚方法调用。虚方法调用通过运行时检查确定要调用的方法，这就是多态。

要实现多态和虚方法，需要遵循以下步骤：

在基类中声明虚方法：在基类中声明一个方法，并使用 virtual 关键字表示该方法是可重写的。例如：
```
public class Animal {public virtual void MakeSound() {Console.WriteLine("The animal makes a sound");}
}
```
在子类中重写虚方法：在子类中使用 override 关键字重写基类中声明的虚方法。例如：
```
public class Dog : Animal {public override void MakeSound() {Console.WriteLine("The dog barks");}
}
```
创建对象并调用方法：创建一个子类的对象，并调用重写的虚方法。例如：
```
Animal animal = new Dog();
animal.MakeSound(); // 输出 "The dog barks"
```
在这个例子中，我们创建了一个 Dog 类的对象，并将其赋值给了一个 Animal 类型的变量。然后调用 MakeSound() 方法，输出 "The dog barks"。因为 MakeSound() 方法被声明为虚方法并且在子类中重写了，所以在运行时会调用子类中的方法，而不是基类中的方法。

这就是在 C# 中实现多态和使用虚方法的基本方法。