不學 JAVA 換學 C# 之覺得心累 - L1：L1：ch13 繼承

發表於 2025-04-13 分類於 Csharp(C#)

前言

在物件導向程式設計中，繼承 (Inheritance) 是一個非常核心的概念。透過繼承，我們可以讓一個類別 (稱作子類別或衍生類別 Derived Class) 從另一個類別 (稱作父類別或基底類別 Base Class) 延伸 (inherit) 出去，擁有基底類別的可繼承的欄位、屬性與方法，並且又可以有自己獨特的欄位、屬性與方法。這可以提高程式的重複使用性，也讓系統架構更有彈性與可擴充性。

語法

使用 : 繼承。僅支援單一繼承，也就是只能繼承一個類別。但是可以有繼承階層，例如：C 繼承自 B，而 B 繼承自 A，因此 C 可以使用 A 的欄位與方法。也可以基底類別被不同的衍生類別繼承，例如：C 和 B 都繼承自 A。

繼承階層

class 基底類別
{
    // ...
}

class 衍生類別1 : 基底類別
{
    // ...
}

class 衍生類別2 : 衍生類別1
{
    // ...
}

範例：

HarryPotter1 類別透過 : Movie 繼承 Movie 類別。
HarryPotter1 可以使用 Movie 中的 Play() 方法。
HarryPotter2 繼承 HarryPotter1 類別。
HarryPotter2 可以使用 Movie 中的 Play() 方法和 HarryPotter1 中的 CastBasicSpell() 方法。

class Movie
{
    public void Play()
    {
        Console.WriteLine("播放電影...");
    }
}

class HarryPotter1 : Movie
{
    public void CastBasicSpell()
    {
        Console.WriteLine("施展基本魔法...");
    }
}

class HarryPotter2 : HarryPotter1
{
    public void CastTransfigurationSpell()
    {
        Console.WriteLine("施展變形咒...");
    }
}

基底類別被不同的衍生類別繼承

class 基底類別
{
    // ...
}

class 衍生類別1 : 基底類別
{
    // ...
}

class 衍生類別2 : 基底類別
{
    // ...
}

範例：

HarryPotter 可以使用 Movie 中的 Play() 方法，和自己的 CastBasicSpell() 方法。
SpiderMan 可以使用 Movie 中的 Play() 方法，和自己的 ShootWebs() 方法。

class Movie
{
    public void Play()
    {
        Console.WriteLine("播放電影...");
    }
}

class HarryPotter : Movie
{
    public void CastBasicSpell()
    {
        Console.WriteLine("施展基本魔法...");
    }
}

class SpiderMan : Movie
{
    public void ShootWebs()
    {
        Console.WriteLine("射出蜘蛛網...");
    }
}

Protected 欄位與方法

之前有提過封裝與存取修飾詞，而修飾詞 protected 表示只有同一個類別內或其衍生類別可以存取，資料在基底類別與衍生類別之間共享。protected 介於 private 和 public 之間，提升封裝性又保留靈活性。

class Movie
{
    protected string _title;
    private string _privateNote;

    public Movie()
    {
        this._title = "電影名稱";
        this._privateNote = "這是基底類別";
    }
}

class HarryPotter : Movie
{
    public HarryPotter()
    {
        // 因為 title 是 protected，所以可以在 HarryPotter 衍生類別裡面取得
        this._title = "哈利波特";
        // 不能這樣寫，因為 _privateNote 是 private，不能在衍生類別裡面取得
        // this._privateNote = "這是衍生類別";
    }

    public void DisplayTitle()
    {
        // 因為 title 是 protected，所以可以在 HarryPotter 衍生類別裡面取得
        Console.WriteLine($"Title: {_title}");
    }
}

關鍵字 `base`

base 表示基底類別本身，用來呼叫基底類別 (base class) 中的建構子、欄位、屬性或方法。

如果基底類別的建構式有參數 (像是：line 5 - line 8)，則衍生類別需要明確標示建構式的繼承，例：line 18。

在衍生類別中想要呼叫基底類別的方法，例：line 24。

class Movie
{
    protected string _title;

    public Movie(string title)
    {
        this._title = title;
    }
    
    public void ShowInfo()
    {
        Console.WriteLine("電影資訊");
    }
}

class HarryPotter : Movie
{
    public HarryPotter(string title) : base(title) // 呼叫基底類別建構子
    {
    }

    public void ShowMagic()
    {
        base.ShowInfo(); // 呼叫基底類別方法
        Console.WriteLine("霍格華茲魔法學校");
    }
}

// 程式進入點
class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        HarryPotter m = new HarryPotter("哈利波特1");
        m.ShowMagic();
    }
}

// 顯示結果：
// 電影資訊
// 霍格華茲魔法學校

如果基底類別的建構式沒有參數 (像是：line 5 - line 8)，則衍生類別不需要明確標示建構式的繼承，例：line 13 - line 16。

class Movie
{
    protected string _title;

    public Movie()
    {
        this._title = "電影名稱";
    }
}

class HarryPotter : Movie
{
    public HarryPotter()
    {
        this._title = "哈利波特";
    }
    
    // 上面 line 13 - line 16 等同如下
    // public HarryPotter() : base()
    // {
    //     this._title = "哈利波特";
    // }
}

利用 `virtual` + `override` 覆寫基底類別的方法

若基底類別的方法使用 virtual 修飾詞，衍生類別就可以用 override 進行覆寫、修改邏輯，而不同的衍生類別就可以有自己客製化的邏輯。

class Movie
{
    protected string _title;

    public Movie(string title)
    {
        this._title = title;
    }
    
    // 使用 virtual 加在回傳型態前，表示此 method 可以被任何衍生類別覆寫 override
    public virtual void ShowGenre()
    {
        Console.WriteLine($"{_title} 是一般電影類別");
    }
}

class HarryPotter : Movie
{
    public HarryPotter(string title) : base(title) // 呼叫基底類別建構子
    {
    }
    
    // 使用 override 加在回傳型態前，表示此 method 覆寫基底類別的 method
    public override void ShowGenre()
    {
        Console.WriteLine($"{_title} 是奇幻冒險");
    }
}

// 程式進入點
class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        HarryPotter m = new HarryPotter("哈利波特1");
        m.ShowGenre();
    }
}

// 顯示結果：
// 哈利波特1 是奇幻冒險

抽象類別 (Abstract Class) 與抽象方法 (Abstract Method)

當基底類別提供設計架構而不提供實作時，可以使用 abstract 類別與方法。目的：強迫衍生類別一定要定義該方法的內容。

abstract class 無法被實體化，只能被繼承。
abstract method 沒有定義內容，一定要放在 abstract class 中，且必須在子類別中用 override 覆寫並實作內容。

abstract class Movie // 抽象類別
{
    public abstract void PlayTheme(); // 抽象方法，沒有實作內容
}

class HarryPotter : Movie
{
    public override void PlayTheme()
    {
        Console.WriteLine("Playing Hedwig's Theme...");
    }
}

前言

語法