C#中派生类对象实例化为基类型与派生类型有何区别？

核心差异点 #

• 编译时类型vs运行时类型
  当把派生类实例化为基类型（比如Shape circle = new Circle()）时，编译时变量的类型是基类Shape，但运行时实际创建的对象是派生类Circle；而直接实例化为派生类型（Rectangle rectangle = new Rectangle()）时，编译时和运行时的类型完全一致，都是Rectangle。

• 可访问成员的限制
  变量能调用的成员由编译时类型决定：

  • 基类型变量只能访问基类中定义的成员，哪怕派生类有自己扩展的成员，也无法直接调用（必须先显式转换为派生类型才能访问）。
  • 派生类型变量可以直接访问自身扩展的成员，以及从基类继承来的所有成员。

• 多态行为的表现
  如果基类中有虚方法，派生类重写了该方法：

  • 基类型变量调用该方法时，会执行派生类的重写实现（这就是C#的多态特性）。
  • 派生类型变量调用该方法时，同样会执行派生类的重写实现。
    但如果派生类用new关键字隐藏了基类的成员，基类型变量调用的是基类的版本，派生类型变量调用的是自己的版本。

• 类型转换的规则

  • 派生类型转基类型是隐式的（比如Shape s = rectangle;），因为派生类天然"是一种"基类（is-a关系）。
  • 基类型变量转派生类型必须显式转换（比如Circle c = (Circle)circle;），转换前最好用is或as判断类型是否匹配，避免抛出转换异常。

针对示例代码的具体解析 #

先看示例代码：

var shape = new Shape(); // shape = {Shape}
Shape circle = new Circle();  // circle [Shape] = {Circle}
Rectangle rectangle = new Rectangle(); // rectangle = {rectangle}

class Shape {}
class Circle : Shape {}
class Rectangle : Shape {}

1. var shape = new Shape();
var让编译器自动推断变量类型为Shape，编译时和运行时对象都是Shape，所以调试器显示{Shape}，变量只能访问Shape类的成员（示例中Shape是空类，没有自定义成员）。

2. Shape circle = new Circle();
   变量circle的编译时类型是Shape，所以调试器标注了[Shape]；但实际创建的对象是Circle，所以调试器显示{Circle}。此时如果Circle类有自己的成员（比如public void DrawCircle()），circle变量无法直接调用这个方法，必须先转成Circle类型：((Circle)circle).DrawCircle();。

3. Rectangle rectangle = new Rectangle();
   变量的编译时和运行时类型都是Rectangle，调试器直接显示{Rectangle}。如果Rectangle有扩展成员，rectangle变量可以直接调用，同时也能访问Shape的成员。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者akTed