Как работают наследование и полиморфизм?

Question

Accepted Answer

**Наследование** позволяет классу наследоваться от базового класса, повторно используя и расширяя его члены. **Полиморфизм** позволяет вам обращаться к производным объектам через тип базового класса, при этом правильный переопределённый метод вызывается во время выполнения (через `virtual`/`override`). Это основные механизмы ООП в C#.

## Наследование

```csharp
public class Animal
{
    public string Name { get; set; }
    public virtual string MakeSound() => "some sound";   // virtual — can be overridden
}

public class Dog : Animal     // Dog inherits from Animal (single inheritance)
{
    public override string MakeSound() => "Woof";        // OVERRIDE the base method
    public void Fetch() => Console.WriteLine("fetching");
}

var dog = new Dog { Name = "Rex" };
dog.Name;          // inherited from Animal
dog.MakeSound();    // "Woof"
```

Производный класс (`Dog : Animal`) наследует члены базового класса и может добавить свои собственные. C# поддерживает **одиночное наследование** (один базовый класс). `base.Method()` вызывает реализацию базового класса.

## Полиморфизм — virtual / override

```csharp
// treat different derived types through the base type; the ACTUAL type's method runs
List<Animal> animals = new() { new Dog(), new Cat() };
foreach (Animal a in animals)
    Console.WriteLine(a.MakeSound());   // "Woof", "Meow" — runtime dispatch
```

**Полиморфизм**: метод `virtual`, переопределённый в производных классах, разрешается во **время выполнения** на основе фактического типа объекта — поэтому один и тот же вызов (`a.MakeSound()`) делает разные вещи в зависимости от типа. Это позволяет создавать гибкий, расширяемый код (обрабатывать много типов единообразно).

## Абстрактные классы и sealed

```csharp
public abstract class Shape
{
    public abstract double Area();        // abstract — derived MUST implement, no body
    public string Describe() => $"Area: {Area()}";   // concrete shared method
}
public class Circle : Shape
{
    public double Radius { get; set; }
    public override double Area() => Math.PI * Radius * Radius;
}
// var s = new Shape();   // ❌ can't instantiate an abstract class

public sealed class Final { }   // sealed — cannot be inherited from
```

**Абстрактные классы** определяют частичный базовый класс (с абстрактными методами, которые должны реализовать подклассы, плюс общий код); `sealed` предотвращает дальнейшее наследование.

## Почему это важно

Наследование и полиморфизм — это основные механизмы ООП в C#, фундаментальные для объектно-ориентированного проектирования и работы с фреймворком .NET (который широко их использует), поэтому их понимание необходимо. **Наследование** обеспечивает повторное использование кода через отношения "является" (Dog является Animal), хотя C# позволяет только одиночное наследование. **Полиморфизм** — через `virtual`/`override` и разрешение методов во время выполнения — особенно важен: он позволяет вам обращаться к разным производным типам единообразно через базовый тип, при этом правильное поведение, специфичное для типа, выполняется автоматически, что позволяет создавать гибкие, расширяемые конструкции (обрабатывать набор разных фигур, каждая вычисляет свою площадь).

Понимание механизма `virtual`/`override` (базовый класс помечает метод как переопределяемый, производные классы переопределяют его, и runtime разрешает вызов версии фактического типа), **абстрактных классов** (частичные базы с методами, которые подклассы должны реализовать, плюс общий код), и `sealed` (предотвращение наследования) необходимо для проектирования иерархий классов и для понимания структуры фреймворка .NET и библиотек.

Поскольку наследование и полиморфизм лежат в основе объектно-ориентированного C# и самого фреймворка, и поскольку полиморфизм во время выполнения — это ключевой фактор создания расширяемого, поддерживаемого кода, овладение этими знаниями — особенно механизмом virtual/override, который делает полиморфизм возможным — является важным, часто применяемым знанием для объектно-ориентированного проектирования в C# и частой темой собеседований, которая раскрывает понимание основ ООП.