C#多态性

参考文档:
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/polymorphism

一. 概念

多态性：指多种形态，具有两个截然不同的方面：

• 在运行时，在方法参数和集合或数组等位置，派生类的对象可以作为基类的对象处理。 发生此情况时，该对象的声明类型不再与运行时类型相同。
• 基类可以定义并实现虚方法，派生类可以重写这些方法，即派生类提供自己的定义和实现 。 在运行时，客户端代码调用该方法，CLR 查找对象的运行时类型，并调用虚方法的重写方法。 因此，你可以在源代码中调用基类的方法，但执行该方法的派生类版本。

二. 基本使用

当派生类从基类继承时，它会获得基类的所有方法、字段、属性和事件。
派生类可以选择以下处理：

1. 重写基类中的虚拟成员，或不重写

注意：

• 仅当基类成员声明为 virtual 或 abstract 时，派生类才能重写基类成员
• 字段不能是虚拟的，只有方法、属性、事件和索引器才可以是虚拟的。

示例：

public class BaseClass
{
    public virtual void DoWork() { }
    public virtual int WorkProperty
    {
        get { return 0; }
    }
}
public class DerivedClass : BaseClass
{
    public override void DoWork() { }
    public override int WorkProperty
    {
        get { return 0; }
    }
}

//当派生类重写某个虚拟成员时，即使该派生类的实例被当作基类的实例访问，也会调用该成员。
DerivedClass B = new DerivedClass();
B.DoWork();  // Calls the new method.

BaseClass A = (BaseClass)B;
A.DoWork();  // Also calls the new method.

2. 使用新成员隐藏基类成员

如果希望派生成员具有与基类中的成员相同的名称，但又不希望派生成员参与虚调用，则可以使用 new 关键字。

public class BaseClass
{
    public void DoWork() { WorkField++; }
    public int WorkField;
    public int WorkProperty
    {
        get { return 0; }
    }
}

public class DerivedClass : BaseClass
{
    public new void DoWork() { WorkField++; }
    public new int WorkField;
    public new int WorkProperty
    {
        get { return 0; }
    }
}

//通过将派生类的实例强制转换为基类的实例，仍然可以从客户端代码访问隐藏的基类成员。
DerivedClass B = new DerivedClass();
B.DoWork();  // Calls the new method.

BaseClass A = (BaseClass)B;
A.DoWork();  // Calls the old method.

3. 阻止派生类重写虚拟成员

• 无论在虚拟成员和最初声明虚拟成员的类之间已声明了多少个类，虚拟成员永远都是虚拟的。 如果类 A 声明了一个虚拟成员，类 B 从 A 派生，类 C 从类 B 派生，则类 C 继承该虚拟成员，并且可以选择重写它，而不管类 B 是否为该成员声明了重写。

• 派生类可以通过将重写声明为 sealed 来停止虚拟继承。 这需要在类成员声明中的 override 关键字前面放置 sealed 关键字。 以下代码提供了一个示例：

public class A
{
    public virtual void DoWork() { }
}
public class B : A
{
    public override void DoWork() { }
}
public class C : B
{
    public sealed override void DoWork() { }
}

在上一示例中，方法 DoWork 对从 C 派生的任何类都不再是虚方法。它对 C 的实例仍是虚拟的，即使它们转换为类型 B 或类型 A。

• 使用 new 关键字可以将密封方法替换为派生类，如下方示例所示：

public class D : C
{
    public new void DoWork() { }
}

1. 在此情况下，如果在 D 中使用类型为 D 的变量调用 DoWork，被调用的将是新的 DoWork。
2. 如果使用类型为 C、B 或 A 的变量访问 D 的实例，对 DoWork 的调用将遵循虚拟继承的规则，即把这些调用传送到类 C 的 DoWork 实现。

三. 方法的选择

public class Derived : Base
{
    public override void DoWork(int param) { }
    public void DoWork(double param) { }
}

int val = 5;
Derived d = new Derived();
d.DoWork(val);  // Calls DoWork(double).

• 在 Derived 的一个实例中调用 DoWork 时，C# 编译器将首先尝试使该调用与最初在 Derived 上声明的 DoWork 版本兼容(方法名相同，参数类型可隐式转换)。
• 替代方法不被视为是在类上进行声明的，而是在基类上声明的方法的新实现。
• 仅当 C# 编译器无法将方法调用与 Derived 上的原始方法匹配时，才尝试将该调用与具有相同名称和兼容参数的替代方法匹配。

=>

由于变量 val 可以隐式转换为 double 类型，因此 C# 编译器将调用 DoWork(double)，而不是 DoWork(int)。

有两种方法可以避免此情况：

1. 首先，避免将新方法声明为与虚方法相同的名称。
2. 其次，可以通过将 Derived 的实例强制转换为 Base 来使 C# 编译器搜索基类方法列表，从而使其调用虚方法。 又由于是虚方法，因此将调用 Derived 上的 DoWork(int) 的实现。 例如:

((Base)d).DoWork(val);  // Calls DoWork(int) on Derived.

四.

更多案例请参考文档：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/classes-and-structs/knowing-when-to-use-override-and-new-keywords

五. How to: Override the ToString Method

C# 中的每个类或结构都可隐式继承 Object 类。 因此，C# 中的每个对象都会获取 ToString 方法，

class Person
{
    public string Name { get; set; }
    public int Age { get; set; }

    public override string ToString()
    {
        return "Person: " + Name + " " + Age;
    }
}