深入解析C#多态性：基类引用、虚方法与覆写机制

基类引用的本质

在C#面向对象编程中，派生类对象由基类部分和扩展部分组成。通过基类引用访问派生类对象时，实际是在进行「观察视角」的转换：

MyDerivedClass derived = new MyDerivedClass(); 
MyBaseClass mybc = (MyBaseClass)derived;  // 视角转换 

• 🔑 基类引用只能访问继承链中的成员
• ⚠️ 无法通过基类引用访问派生类新增成员（如示例中的var1）
• 🖼️ 内存布局：基类部分始终位于对象内存起始位置

虚方法的多态魔法

当使用virtual和override组合时，将实现真正的多态行为：

// 基类定义 
virtual public void Print() { ... }// 派生类覆写 
override public void Print() { ... }

✅ 调用链规则：

• 通过基类引用调用时，自动寻找最高派生版本的实现
• 实际执行的是运行时类型的方法（动态绑定）

🚫 常见错误：

• 覆写方法访问级别不一致
• 试图覆写非虚方法
• 忘记override使用new导致隐藏而非覆写

多层继承中的覆写策略

在三级继承体系中，覆写行为呈现链式反应：

class Base { virtual void Print() }
class Derived : Base { override void Print() }
class SecondDerived : Derived { ... }

修饰符	调用结果	内存表现
override	执行最顶层派生类方法	法表指针指向最新实现
new	停留在当前继承层级的实现	创建独立方法槽，与基类实现并存

实战对比：override vs new

通过代码实验验证不同修饰符的效果差异：

// 情况1：使用override 
SecondDerived.Print => "SecondDerived"
mybc.Print => "SecondDerived"// 情况2：使用new 
SecondDerived.Print => "SecondDerived" 
mybc.Print => "Derived"

📊 执行原理图解：

• override形成方法调用链
• new创建独立方法分支
• 虚方法表（vtable）的结构差异

扩展应用：属性与索引器的覆写

多态机制不仅限于方法，同样适用于属性：

class Base {virtual int MyProp { get { return 5; } }
}class Derived : Base {override int MyProp { get { return 10; } }
}

📌 属性覆写需保持：

• 相同的名称和返回类型
• 一致的访问器签名（get/set）

💡 索引器覆写同理：

• 保持参数列表一致
• 使用virtual/override修饰

最佳实践指南

合理设计虚方法：

• 将可能变化的逻辑声明为virtual
• 保持基类方法的稳定性

谨慎使用new修饰符：

• 仅当需要刻意隐藏基类实现时使用
• 添加XML注释说明隐藏意图

多态设计原则：

• 遵循里氏替换原则
• 通过抽象基类定义契约
• 使用protected保护核心实现

关键理解：多态的本质是通过类型引用与对象实体的分离，实现「同一接口，多种实现」的面向对象特性。掌握虚方法机制，能显著提升代码的扩展性和可维护性。