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假设老师类设计如下：
class 老师类 { 属性：姓名，性别，生日，工资 行为：吃饭，跑步，教学 }
学生类设计如下：
class 老师类 { 属性：姓名，性别，生日，班级 行为：吃饭，跑步，学习 }
我们秉承着，让最简洁的代码，实现最最强大的功能原则，能否让上述案例中的重复代码进行优化呢？我们能否将学生类与老师类再进行抽象，得到一个人类？这章节学习继承与多态。
1. 继承
继承是面向对象程序设计中最重要的概念之一。继承允许我们根据一个类来定义另一个类，这使得创建和维护应用程序变得更容易。同时也有利于重用代码和节省开发时间。
当创建一个类时，程序员不需要完全重新编写新的数据成员和成员函数，只需要设计一个新的类，继承了已有的类的成员即可。这个已有的类被称为的基类，这个新的类被称为派生类。
继承的思想实现了 属于（IS-A） 关系。例如，哺乳动物 属于（IS-A） 动物，狗 属于（IS-A） 哺乳动物，因此狗 属于（IS-A） 动物。
基类和派生类
一个类可以派生自多个类或接口，这意味着它可以从多个基类或接口继承数据和函数。
C# 中创建派生类的语法如下：
<访问修饰符> class <基类> { ... } class <派生类> : <基类> { ... }
现在我们将上述学生类，老师类案例使用继承，进行代码优化：
// 把公共的属性与方法提取出来，封装成父类 public class Person { public string Name { get; set; } public string Sex { get; set; } public DateTime Birthday { get; set; } public void Eat() { .... } public void Run() { } } // 老师类设计如下： public class Teacher : Person // 继承Person { public int Salary { get; set;} // 教学方法 public void Teach() { ... } } // 学生类设计如下 public class Student : Person { public string ClassName { get; set; } // 学习方法 public void Study() { ... } }
基类的初始化
派生类继承了基类的成员变量和成员方法。因此父类对象应在子类对象创建之前被创建。您可以在成员初始化列表中进行父类的初始化。
下面的程序演示了这点：
class Rectangle { // 成员变量 protected double length; protected double width; public Rectangle(double l, double w) { length = l; width = w; } public double GetArea() { return length * width; } public void Display() { Console.WriteLine("长度： {0}", length); Console.WriteLine("宽度： {0}", width); Console.WriteLine("面积： {0}", GetArea()); } }//end class Rectangle class Tabletop : Rectangle { private double cost; public Tabletop(double l, double w) : base(l, w) { } public double GetCost() { double cost; cost = GetArea() * 70; return cost; } public void Display() { base.Display(); Console.WriteLine("成本： {0}", GetCost()); } } class Program { static void Main(string[] args) { Tabletop t = new Tabletop(4.5, 7.5); t.Display(); Console.ReadLine(); } }
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
长度： 4.5 宽度： 7.5 面积： 33.75 成本： 2362.5
注意
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C# 中 不支持多继承基类：一个类只能继承一个直接父类。
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继承需要满足什么样的设计规范？
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子类们相同特征（共性属性，共性方法）放在父类中定义。
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子类独有的的属性和行为应该定义在子类自己里面。
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所有的类都是Object类的子类。
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子类可以继承父类的属性和行为（除静态属性和静态方法外），但是子类不能继承父类的构造器（如果非要继承，需要额外的写代码）。
2. 方法重写
什么是重写？
“重写”父类方法就是修改它的实现方式或者说在子类中对它进行重新编写。
为什么要重写父类的方法
通常，子类继承父类的方法，在调用对象继承方法的时候，调用和执行的是父类的实现。但是，有时候需要对子类中的继承方法有不同的实现方式。例如，假设动物存在“跑”的方法，从中继承有狗类和马类两个子类，狗与马的奔跑速度或者动作都不太一样。
如何重写
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重写父类的方法要用到override关键字(具有override关键字修饰的方法是对父类中同名方法的新实现)
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要重写父类的方法，前提是父类中该要被重写的方法必须声明为virtual或者是abstract类型。给父类中要被重写的方法添加virtual关键字表示可以在子类中重写它的实现。(注意：C#中的方法默认并不是virtual类型的因此要添加virtual关键字才能够被重写)
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virtual关键字用于将方法定义为支持多态，有virtual关键字修饰的方法称为“虚拟方法”
声明虚方法
[访问修饰符] virtual [返回类型] 方法名（参数列表） { //虚拟方法的实现，该方法可以被子类重写 }
class Employee { public virtual void EmpInfo() { Console.WriteLine("用virtual关键字修饰的方法是虚拟方法"); } } class DervEmployee : Employee { public override void EmpInfo() { base.EmpInfo();//base关键字将在下面拓展中提到 Console.WriteLine("该方法重写base方法"); } } class Program { static void Main(string[] args) { DervEmployee objDervEmployee = new DervEmployee(); objDervEmployee.EmpInfo(); //注意：objDervEmployee派生类的实例是赋给Employee类的objEmployee的引用， // 所以objEmployee引用调用EmpInfo()方法时 还是调用DervEmployee类的方法 Employee objEmployee = objDervEmployee; objEmployee.EmpInfo(); } }
base关键字用于从子类中访问父类成员。即使父类的方法在子类中重写，仍可以使用base关键字调用。
而且，在创建子类实例时，可以使用base关键字调用父类的构造函数。使用base关键字只能访问父类的构造函数、实例方法或实例属性，而不能访问基类的静态方法。
隐藏父类方法
如果父类与子类具有相同的方法，然后父方法并没有加virtual 关键字修饰。此时，子类需要用 new 关键字进行隐藏父类的方法.
3. 抽象类
使用 abstract 关键字可以创建不完整且必须在派生类中实现的类和 class 成员。
public abstract class A { // Class members here. }
抽象类不能实例化。 抽象类的用途是提供一个可供多个派生类共享的通用基类定义。 例如，类库可以定义一个抽象类，将其用作多个类库函数的参数，并要求使用该库的程序员通过创建派生类来提供自己的类实现。
抽象类也可以定义抽象方法。 方法是将关键字 abstract 添加到方法的返回类型的前面。 例如：
public abstract class A { public abstract void DoWork(int i); }
抽象方法没有实现，所以方法定义后面是分号，而不是常规的方法块。 抽象类的派生类必须实现所有抽象方法。 当抽象类从基类继承虚方法时，抽象类可以使用抽象方法重写该虚方法。 例如：
public class D { public virtual void DoWork(int i) { // Original implementation. } } public abstract class E : D { public abstract override void DoWork(int i); } public class F : E { public override void DoWork(int i) { // New implementation. } }
如果将 virtual 方法声明为 abstract，则该方法对于从抽象类继承的所有类而言仍然是虚方法。 继承抽象方法的类无法访问方法的原始实现，因此在上一示例中，类 F 上的 DoWork 无法调用类 D 上的 DoWork。通过这种方式，抽象类可强制派生类向虚拟方法提供新的方法实现。
4. 密封类
使用 sealed 关键字可以防止继承以前标记为 virtual 的类或某些类成员。
public sealed class D { // Class members here. }
密封类不能用作基类。 因此，它也不能是抽象类。 密封类禁止派生。 由于密封类从不用作基类，所以有些运行时优化可以略微提高密封类成员的调用速度。
在对基类的虚成员进行重写的派生类上，方法、索引器、属性或事件可以将该成员声明为密封成员。 在用于以后的派生类时，这将取消成员的虚效果。 方法是在类成员声明中将 sealed 关键字置于 sealed 关键字前面。 例如：
public class D : C { public sealed override void DoWork() { } }
5. 接口
接口定义了所有类继承接口时应遵循的语法合同。接口定义了语法合同 "是什么" 部分，派生类定义了语法合同 "怎么做" 部分。
接口定义了属性、方法和事件，这些都是接口的成员。接口只包含了成员的声明（c#8.0以外，接口也可以有默认实现）。成员的定义是派生类的责任。接口提供了派生类应遵循的标准结构。
接口使得实现接口的类或结构在形式上保持一致。
抽象类在某种程度上与接口类似，但是，它们大多只是用在当只有少数方法由基类声明由派生类实现时。
接口本身并不实现任何功能，它只是和声明实现该接口的对象订立一个必须实现哪些行为的契约。
抽象类不能直接实例化，但允许派生出具体的，具有实际功能的类。
高内聚，低耦合：尽量依赖于接口，不依赖于实现，正所谓面向接口编程。说白了，就是为了解耦。
定义接口
接口使用 interface 关键字声明，它与类的声明类似。接口声明默认是 public 的。下面是一个接口声明的实例：
interface IMyInterface { void MethodToImplement(); }
以上代码定义了接口 IMyInterface。通常接口命令以 I 字母开头，这个接口只有一个方MethodToImplement()，没有参数和返回值，当然我们可以按照需求设置参数和返回值。值得注意的是，该方法并没有具体的实现。
实现接口
class InterfaceImplementer : IMyInterface { public void MethodToImplement() { Console.WriteLine("MethodToImplement() called."); } } class Program { static void Main() { InterfaceImplementer iImp = new InterfaceImplementer(); iImp.MethodToImplement(); } }
InterfaceImplementer类实现了 IMyInterface 接口，接口的实现与类的继承语法格式类似：
class InterfaceImplementer : IMyInterface
继承接口后，我们需要实现接口的方法 MethodToImplement(), 方法名必须与接口定义的方法名一致。
接口继承
以下实例定义了两个接口 IMyInterface 和 IParentInterface。
如果一个接口继承其他接口，那么实现类或结构就需要实现所有接口的成员。
以下实例IMyInterface 继承了 IParentInterface 接口，因此接口实现类必须实现 MethodToImplement()和 ParentInterfaceMethod()方法：
interface IParentInterface { void ParentInterfaceMethod(); } interface IMyInterface : IParentInterface { void MethodToImplement(); } class InterfaceImplementer : IMyInterface { public void MethodToImplement() { Console.WriteLine("MethodToImplement() called."); } public void ParentInterfaceMethod() { Console.WriteLine("ParentInterfaceMethod() called."); } } class Program { static void Main() { InterfaceImplementer iImp = new InterfaceImplementer(); iImp.MethodToImplement(); iImp.ParentInterfaceMethod(); } }
显式接口实现
如果一个类实现的两个接口包含签名相同的成员，则在该类上实现此成员会导致这两个接口将此成员用作其实现。 如下示例中，所有对 Paint 的调用皆调用同一方法。 第一个示例定义类型：
public interface IControl { void Paint(); } public interface ISurface { void Paint(); } public class SampleClass : IControl, ISurface { // Both ISurface.Paint and IControl.Paint call this method. public void Paint() { Console.WriteLine("Paint method in SampleClass"); } } class Program { static void Main(string[] args) { SampleClass sample = new SampleClass(); IControl control = sample; ISurface surface = sample; // The following lines all call the same method. sample.Paint(); control.Paint(); surface.Paint(); } }
输入结果如下：
Paint method in SampleClass Paint method in SampleClass Paint method in SampleClass
但你可能不希望为这两个接口都调用相同的实现。 若要调用不同的实现，根据所使用的接口，可以显式实现接口成员。 显式接口实现是一个类成员，只通过指定接口进行调用。 通过在类成员前面加上接口名称和句点可命名该类成员。 例如：
public class SampleClass : IControl, ISurface { void IControl.Paint() { System.Console.WriteLine("IControl.Paint"); } void ISurface.Paint() { System.Console.WriteLine("ISurface.Paint"); } } class Program { static void Main(string[] args) { SampleClass sample = new SampleClass(); IControl control = sample; ISurface surface = sample; // sample.Paint(); // 此行报错，因为显示接口实现的方法不能直接通过类调用 control.Paint(); surface.Paint(); // 显示接口实现，只能通过接口调用方法 } }
输入结果：
IControl.Paint ISurface.Paint
从 C# 8.0 开始，你可以为在接口中声明的成员定义一个实现。 如果类从接口继承方法实现，则只能通过接口类型的引用访问该方法。 继承的成员不会显示为公共接口的一部分。 下面的示例定义接口方法的默认实现：
interface IAnimal { void Roar() { Console.WriteLine("动物在叫"); } } class Tigger : IAnimal { // 因为Roar()已经有默认实现，则可以不必强制实现，如果实现了，则接口默认实现失效 //public void Roar() //{ // Console.WriteLine("老虎在吼"); //} } class Program { static void Main(string[] args) { IAnimal animal = new Tigger(); animal.Roar(); } }
6. 多态
多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力。
多态性意味着有多重形式。在面向对象编程范式中，多态性往往表现为"一个接口，多个功能"。
多态性可以是静态的或动态的。在静态多态性中，函数的响应是在编译时发生的。在动态多态性中，函数的响应是在运行时发生的。
在 C# 中，每个类型都是多态的，因为包括用户定义类型在内的所有类型都继承自 Object。
多态就是同一个接口，使用不同的实例而执行不同操作，如图所示：
现实中，比如我们按下 F1 键这个动作：
如果当前在 Flash 界面下弹出的就是 AS 3 的帮助文档；
如果当前在 Word 下弹出的就是 Word 帮助；
在 Windows 下弹出的就是 Windows 帮助和支持。
同一个事件发生在不同的对象上会产生不同的结果。
静态多态性
在编译时，函数和对象的连接机制被称为早期绑定，也被称为静态绑定。C# 提供了两种技术来实现静态多态性。分别为：
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方法重载
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运算符重载
运算符重载 基本上用不上，本教案中不给予讲解。
方法重载
您可以在同一个范围内对相同的函数名有多个定义。函数的定义必须彼此不同，可以是参数列表中的参数类型不同，也可以是参数个数不同。不能重载只有返回类型不同的函数声明。
下面的实例演示了几个相同的函数 Add()，用于对不同个数参数进行相加处理：
public class MyMath { public int Add(int a, int b, int c) { return a + b + c; } public int Add(int a, int b) { return a + b; } } class Program { static void Main(string[] args) { MyMath dataClass = new MyMath(); int add1 = dataClass.Add(1, 2); int add2 = dataClass.Add(1, 2, 3); Console.WriteLine("add1 :" + add1); Console.WriteLine("add2 :" + add2); } }
下面的实例演示了几个相同的函数 print()，用于打印不同的数据类型：
class Printdata { void print(int i) { Console.WriteLine("输出整型: {0}", i ); } void print(double f) { Console.WriteLine("输出浮点型: {0}" , f); } void print(string s) { Console.WriteLine("输出字符串: {0}", s); } } class Program { static void Main(string[] args) { Printdata p = new Printdata(); // 调用 print 来打印整数 p.print(1); // 调用 print 来打印浮点数 p.print(1.23); // 调用 print 来打印字符串 p.print("Hello Runoob"); Console.ReadKey(); } }
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
输出整型: 1 输出浮点型: 1.23 输出字符串: Hello Runoob
动态多态性
动态多态性是通过 抽象类 / 接口 和 虚方法 实现的。
语法：
父类类型 对象名称 = new 子类构造器; 接口 对象名称 = new 实现类构造器;
多态中成员访问特点
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方法调用：编译看左边，运行看右边。
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变量调用：编译看左边，运行也看左边。（多态侧重行为多态）
多态的前提
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有继承/实现关系；有父类引用指向子类对象；有方法重写。
优势
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在多态形式下，右边对象可以实现解耦合，便于扩展和维护。
Animal a = new Dog(); a.run(); // 后续业务行为随对象而变，后续代码无需修改
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定义方法的时候，使用父类型作为参数，该方法就可以接收这父类的一切子类对象，体现出多态的扩展性与便利。
多态下会产生的一个问题:
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多态下不能使用子类的独有功能
以下实例创建了 Shape 基类，并创建派生类 Circle、 Rectangle、Triangle， Shape 类提供一个名为 Draw 的虚拟方法，在每个派生类中重写该方法以绘制该类的指定形状。
public class Shape { public int X { get; private set; } public int Y { get; private set; } public int Height { get; set; } public int Width { get; set; } // 虚方法 public virtual void Draw() { Console.WriteLine("执行基类的画图任务"); } } class Circle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("画一个圆形"); base.Draw(); } } class Rectangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("画一个长方形"); base.Draw(); } } class Triangle : Shape { public override void Draw() { Console.WriteLine("画一个三角形"); base.Draw(); } } class Program { static void Main(string[] args) { // 创建一个 List<Shape> 对象，并向该对象添加 Circle、Triangle 和 Rectangle var shapes = new List<Shape> { new Rectangle(), new Triangle(), new Circle() }; // 使用 foreach 循环对该列表的派生类进行循环访问，并对其中的每个 Shape 对象调用 Draw 方法 foreach (var shape in shapes) { shape.Draw(); } Console.WriteLine("按下任意键退出。"); Console.ReadKey(); } }
当上面的代码被编译和执行时，它会产生下列结果：
画一个长方形 执行基类的画图任务 画一个三角形 执行基类的画图任务 画一个圆形 执行基类的画图任务 按下任意键退出。
7. 作业
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定义一个接口或者抽象类 MyMath（计算器类）, 声明一个方法 Calculator()
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分别创建五个子类(加、减、乘，除，求余 五个子类)，用于实现MyMath 接口
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在Main方法 定义两个变量，并提示从控制台输入运算符（+，-，*，/,%），实现输入不同的运算符调用不能的实现子类。
