C# 语言规范 类和对象 方法 虚方法、重写方法和抽象方法

若一个实例方法的声明中含有 virtual 修饰符，则称该方法为虚方法 (virtual method)。

若其中没有 virtual 修饰符，则称该方法为非虚方法 (non-virtual method)。

在调用一个虚方法时，该调用所涉及的实例的运行时类型 (runtime type) 确定了要实际调用的方法实现。

在非虚方法调用中，实例的编译时类型 (compile-time type) 负责做出此决定。

虚方法可以在派生类中重写 (override)。

当某个实例方法声明包括 override 修饰符时，该方法将重写所继承的具有相同签名的虚方法。

虚方法声明用于引入新方法，而重写方法声明则用于使现有的继承虚方法专用化（通过提供该方法的新实现）。

抽象 (abstract) 方法是没有实现的虚方法。

抽象方法使用 abstract 修饰符进行声明，并且只允许出现在同样被声明为 abstract 的类中。

抽象方法必须在每个非抽象派生类中重写。

下面的示例声明一个抽象类 Expression，它表示一个表达式目录树节点；它有三个派生类 Constant、VariableReference 和 Operation，它们分别实现了常量、变量引用和算术运算的表达式目录树节点 （这与第 4.6 节中介绍的表达式树类型相似，但不要混淆）。

• using System;
  using System.Collections;
  public abstract class Expression
  {
      public abstract double Evaluate(Hashtable vars);
  }
  
  public class Constant : Expression
  {
      double value;
      public Constant(double value)
      {
          this.value = value;
      }
  
      public override double Evaluate(Hashtable vars)
      {
          return value;
      }
  }
  
  public class VariableReference : Expression
  {
      string name;
      public VariableReference(string name)
      {
          this.name = name;
      }
  
      public override double Evaluate(Hashtable vars)
      {
          object value = vars[name];
          if (value == null)
          {
              throw new Exception("Unknown variable: " + name);
          }
          return Convert.ToDouble(value);
      }
  }
  
  public class Operation : Expression
  {
      Expression left;
      char op;
      Expression right;
  
      public Operation(Expression left, char op, Expression right)
      {
          this.left = left;
          this.op = op;
          this.right = right;
      }
  
      public override double Evaluate(Hashtable vars)
      {
          double x = left.Evaluate(vars);
          double y = right.Evaluate(vars);
          switch (op)
          {
              case '+': return x + y;
              case '-': return x - y;
              case '*': return x * y;
              case '/': return x / y;
          }
          throw new Exception("Unknown operator");
      }
  }

上面的四个类可用于为算术表达式建模。例如，使用这些类的实例，表达式 x + 3 可如下表示。

• Expression e = new Operation(new VariableReference("x"), '+', new Constant(3));

代码中调用了 Expression 实例的 Evaluate 方法，以计算给定表达式的值，从而生成一个 double 值。该方法接受一个包含变量名称（作为哈希表项的键）和值（作为项的值）的 Hashtable 作为实参。Evaluate 方法是一个虚抽象方法，意味着非抽象派生类必须重写该方法以提供实际的实现。Constant 的 Evaluate 实现只是返回所存储的常量。VariableReference 的实现在哈希表中查找变量名称，并返回产生的值。Operation 的实现先对左操作数和右操作数求值（通过递归调用它们的 Evaluate 方法），然后执行给定的算术运算。

下面的程序使用 Expression 类，对于不同的 x 和 y 值，计算表达式 x * (y + 2) 的值。

• using System;
  using System.Collections;
  
  class Test
  {
      static void Main()
      {
          Expression e = new Operation(new VariableReference("x"), '*', new Operation(new VariableReference("y"), '+', new Constant(2)));
          Hashtable vars = new Hashtable();
          vars["x"] = 3;
          vars["y"] = 5;
          Console.WriteLine(e.Evaluate(vars));            // Outputs "21"
          vars["x"] = 1.5;
          vars["y"] = 9;
          Console.WriteLine(e.Evaluate(vars));            // Outputs "16.5"
      }
  }