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# 抽象類別 (Abstract Class)

## 說明
抽象（abstract）通常表示一種想法、意念，而非真正的實體，當一個類別使用關鍵字 **abstract** 宣告，表示其為抽象類別，提供其他衍生類別共同的製作樣版。例如建築公司根據房屋樣版模型建造房屋，而各種房屋均擁有出入大門、各式起居房間、衛浴等共同的設施，但是門如何開、房間如何裝潢，則於建造完成進行裝潢時依據屋主需求而定。

抽象類別正是這樣的概念，就如同你無法住在只建好外觀的房屋裏是一樣的，**抽象類別本身無法產生實體物件，而且抽象類別包含了一個以上的抽象方法，這些方法只提供函式名稱與參數設定，並且由繼承的衍生類別實作，衍生類別同時必須實作所有抽象類別的方法，否則其本身將成為另一個抽象類別。**


左邊的抽象類別 A 以虛線作表示，由於抽象類別並沒有完整的實作內容，因此無法建立成為物件實體，右邊則是繼承抽象類別的實體類別 B ，其中實作了抽象類別所定義的抽象成員`aMethod` 。

類別 B 由於完成了抽象成員`aMethod`的實作，因此本身是一個完整的類別，除了可以建立物件，同時可根據需求，進一步擴充其內容，就如同一般的類別。

## 定義抽象類別
抽象類別由 **abstract** 關鍵字定義，底下為定義抽象類別的語法：

abstract class TemplateClass

## 定義抽象方法
抽象方法同樣必須以 **abstract** 關鍵字作宣告：

abstract type method(parameter)

## 實作抽象方法
**抽象方法本身只有定義，並且由繼承抽象類別的衍生類別進行實作，也就是在衍生類別當中覆寫這些抽象方法成員，就如同覆寫一般類別的虛擬（virtual）成員。**

抽象成員由於必須被衍生類別所覆寫，因此它本身即是一個具有`virtual`性質的成員，在衍生類別當中，覆寫這些抽象成員的實作方式與覆寫一般類別的`virtual`成員相同，同樣必須使用以下的敘述：

override type method(parameter)

## 範例
### 建立抽象類別
以下是一個實際的抽象類別，模擬各種幾何形狀的邊長、面積與體積的計算功能，提供作為其他類別所需的基礎架構。

abstract class TemplateClass
{
    //變數 len 代表所要計算的各種形狀邊長
    public double len = 0;
    
    //建構式接受兩個參數，第一個參數 shape 為形狀種類名稱，第二個參數 r 為邊長
    //物件建立時，根據所接受的參數，輸出目前所要測量的形狀，並且將邊長的參數值指定給類別層級變數 len
    public TemplateClass(string shape, double r)
    {
        this.TheShape(shape);
        this.len = r;
    }
    
    private void TheShape(string shape)
    {
        Console.WriteLine("目前測量的形狀為{0} ", shape);
    }
    
    //實體方法 GetResult 執行類別中三個周長、面積與體積計算功能的相關方法    
    public void GetResult()
    {
        Length(len);
        Area(len);
        Volume(len);
    }
    
    //Length、Area 與 Volume，這三個抽象方法，由衍生類別進行實作
    public abstract void Length(double len);
    public abstract void Area(double len);
    public abstract void Volume(double len);
}

### 繼承抽象類別
接下來設計兩個繼承抽象類別的衍生類別，分別是`Square`與`Globe`，這兩個類別均引用`TemplateClass`類別的建構式，然後分別實作圓形與正方形的周長、面積以及體積的計算方法。

1. `Square`類別繼承`TemplateClass`，實作所有抽象方法成員，並且透過 **base** 關鍵字引用基礎類別的建構式。
> [base 教學](https://www.youtube.com/watch?v=1eAGN-NPBXE&list=WL&index=3)

class Square : TemplateClass
{
    //引用 TemplateClass 類別的建構式
    public Square(string shape, double len) : base(shape, len)
    { }
    
    //利用 override 關鍵字，覆寫基礎類別的抽象方法 Length
    //實作正方形周長計算方法
    protected override void Length(double len)
    {
        double squareLength = 4 * len;        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的正方形周長 = {squareLength}");
    }
		
    //利用 override 關鍵字，覆寫抽象方法 Area
    //實作正方形面積計算方法		
    protected override void Area(double l)
    {
        double area = Math.Pow(len, 2);        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的正方形面積 = {area}");
    }
		
    //利用 override 關鍵字，覆寫抽象方法 Volume
    //實作正方形體積計算方法		
    protected override void Volume(double l)
    {
        double volume = Math.Pow(len, 3);        
        Console.WriteLine($"邊長為 {len} 的立方體體積 = {volume}");
    }
}

2. `Globe`類別繼承`TemplateClass`，實作所有抽象方法成員，並且透過 **base** 關鍵字引用基礎類別的建構式。

class Globe : TemplateClass
{
    public Globe(string shape, double r) : base(shape, r)
    { }
    
    protected override void Length(double r)
    {
        double globeLength = 4 * Math.PI * r;        
        Console.WriteLine($"半徑為 {r} 的圓形周長 = {globeLength}");
    }
    
    protected override void Area(double r)
    {
        double area = Math.PI * Math.Pow(r, 2);
        Console.WriteLine($"半徑為 {r} 的圓形面積 = {area}");
    }
    
    protected override void Volume(double r)
    {
        double volume = (4/3) * Math.PI * Math.Pow(r, 3); 
        Console.WriteLine($"半徑為 {r} 的球體體積 = {volume}");
    }
}

3. 執行正方形和圓形周長、面積以及體積的計算方法

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        const double len = 10;
				
        //建立 Square 的實體物件
        Square mySquare = new Square("正方形", len);
        mySquare.GetResult();
        
        Console.WriteLine();
				
        //建立 Globe 的實體物件
        Globe myGlobe = new Globe("圓形", len);
        myGlobe.GetResult();
             
        Console.ReadLine();
    }
}

4. 執行結果

目前測量的形狀為 正方形
邊長為 10 的正方形周長 = 40
邊長為 10 的正方形面積 = 100
邊長為 10 的立方體體積 = 1000

目前測量的形狀為 圓形
半徑為 10 的圓形周長 = 125.663706143592
半徑為 10 的圓形面積 = 314.159265358979
半徑為 10 的球體體積 = 3141.59265358979

> 參考資料
* [抽象類別](http://www.kangting.tw/2018/11/blog-post.html)
* [小山的 C# 教學-Abstract Class & Abstract Method](https://www.youtube.com/watch?v=i1Mnyu39ns4&list=WL&index=4)