【C#学习Day12笔记】抽象类、密封类与子类构造(继承)

前言

在C#第12天的学习中，我深入探索了面向对象编程的高级特性：​抽象类 、密封类 和子类构造机制。这些概念是构建健壮、可扩展软件系统的关键。本文完整保留我的课堂实践代码和命名体系，通过结构化梳理帮助大家掌握这些核心知识。所有代码示例均来自我的实际操作，包含了从理论到实践的完整过程！

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一、抽象类与抽象方法：设计模板的利器

1. 抽象类核心概念

abstract class Class1
{
    // 普通字段
    public string name;
    public int age;
    
    // 普通方法
    public void Move() 
    {
        Console.WriteLine("移动");
    }
    
    // 抽象方法（无方法体）
    public abstract void Ai();
}

2. 抽象方法实现要求

class Boss : Class1
{
    // 必须实现抽象方法
    public override void Ai()
    {
        Console.WriteLine("Boss大招");
    }
}

class Class2 : Class1
{
    public override void Ai()
    {
        Console.WriteLine("小兵普攻");
    }
}

3. 使用场景与限制

// 抽象类不能被实例化
// Class1 c1 = new Class1(); // 编译错误

// 通过子类使用
Boss b1 = new Boss();
b1.name = "赛伊德";
b1.Ai(); // 输出：Boss大招

Class2 c2 = new Class2();
c2.Ai(); // 输出：小兵普攻

4. 核心价值

• 模板设计：定义通用结构，强制子类实现特定方法
• 多态支持：通过基类引用调用不同子类实现
• 代码复用：在抽象类中实现通用功能

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二、密封类与密封方法：限制继承的利器

1. 密封类定义与使用

sealed class Class1 // 使用sealed关键字
{
    public int age;
    public string name;
    
    public void Show()
    {
        Console.WriteLine($"{name}, {age}岁");
    }
}

// 尝试继承会编译错误
// class Class2 : Class1 { } 

2. 密封方法实现

class Base
{
    public virtual void Move() 
    {
        Console.WriteLine("基础移动");
    }
}

class Class2 : Base
{
    // 密封重写的方法
    public sealed override void Move()
    {
        Console.WriteLine("Class2专属移动");
    }
}

class Class3 : Class2
{
    // 无法重写密封方法
    // public override void Move() { } 
}

3. 适用场景

• 商业保护：防止核心类被修改
• 框架设计：固定关键实现
• 性能优化：避免虚方法调用开销

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三、子类构造：继承中的初始化顺序

1. 基础构造顺序

class Base
{
    public Base() 
    {
        Console.WriteLine("父类无参构造");
    }
}

class Class1 : Base
{
    public Class1() : base() 
    {
        Console.WriteLine("子类无参构造");
    }
}

/* 输出：
父类无参构造
子类无参构造
*/

2. 带参构造传递

class Base
{
    public int Age { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    
    public Base(int age, string name)
    {
        Age = age;
        Name = name;
        Console.WriteLine($"父类构造设置：{Name}, {Age}岁");
    }
}

class Class1 : Base
{
    public int id;
    
    public Class1(int id, int age, string name) : base(age, name)
    {
        this.id = id;
        Console.WriteLine($"子类构造设置ID：{id}");
    }
}

// 使用示例
Class1 c2 = new Class1(20000, 18, "李四");
/* 输出：
父类构造设置：李四, 18岁
子类构造设置ID：20000
*/

3. 构造关键点

1. 执行顺序：父类构造 → 子类构造
2. 隐式调用 ：即使不写: base()也会调用父类无参构造
3. 参数传递 ：通过base(参数)调用父类特定构造
4. 初始化保障：父类字段先于子类初始化

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四、综合应用：游戏角色系统设计

完整类体系

// 抽象基类
abstract class GameCharacter
{
    public string Name { get; set; }
    public int Level { get; set; }
    
    public abstract void Attack();
    
    public void DisplayInfo()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} (Lv.{Level})");
    }
}

// 具体角色类
sealed class Warrior : GameCharacter
{
    public Warrior(string name) 
    {
        Name = name;
        Level = 1;
    }
    
    public override void Attack()
    {
        Console.WriteLine($"{Name}使用剑攻击！");
    }
}

class Mage : GameCharacter
{
    public Mage(string name, int level) : base()
    {
        Name = name;
        Level = level;
    }
    
    public override void Attack()
    {
        Console.WriteLine($"{Name}施展火球术！");
    }
}

// 使用示例
Warrior warrior = new Warrior("亚瑟");
warrior.Attack(); // 亚瑟使用剑攻击！

Mage mage = new Mage("甘道夫", 10);
mage.Attack(); // 甘道夫施展火球术！

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学习总结与收获

核心概念对比表

​特性​	抽象类	密封类	子类构造
​关键字​	abstract	sealed	base()
​能否实例化​	否	是	-
​能否继承​	是	否	-
​主要用途​	定义模板	限制继承	初始化顺序
​方法限制​	可含抽象方法	方法可密封	无

关键编程原则

1. ​抽象类使用​：

   • 包含通用实现
   • 定义必须实现的抽象方法
   • 适用于多态场景

2. ​密封类应用​：

   • 保护核心实现
   • 防止意外继承
   • 优化性能（JIT内联）

3. ​构造最佳实践​：

   • 显式调用父类构造
   • 保持构造逻辑简洁
   • 避免在构造中调用虚方法

设计思维提升

1. ​层次化设计​：

2. ​封装策略​：

   • 可变逻辑→抽象方法
   • 固定实现→密封方法
   • 通用功能→基类实现

3. ​初始化安全​：

   • 父类先初始化
   • 使用构造参数传递必要值
   • 避免构造循环依赖

​编程箴言 ​

"优秀的类设计如同精密的齿轮组，每个类都在系统中扮演不可替代的角色"

​学习建议​：

1. 尝试设计3层类继承体系
2. 为关键类添加密封保护
3. 练习使用带参基类构造
4. 在游戏中应用角色系统设计