Полиморфизм в C#: статический и динамический, перегрузка и переопределение

Что такое полиморфизм

Полиморфизм («много форм») — принцип ООП: «один интерфейс, множество реализаций». В C# бывает двух видов:

• Статический (compile-time) — связывание метода происходит на этапе компиляции
• Динамический (run-time) — связывание происходит во время выполнения

Статический полиморфизм

1. Перегрузка методов (Method Overloading)

Несколько методов с одинаковым именем, но разными сигнатурами (тип/число параметров). Тип возврата НЕ учитывается.

public class Printer
{
    public void Print(int i) => Console.WriteLine($"Int: {i}");
    public void Print(double d) => Console.WriteLine($"Double: {d}");
    public void Print(string s) => Console.WriteLine($"String: {s}");
    // public void Print(float f) => ... // тоже можно
}

// Использование
Printer p = new Printer();
p.Print(5);        // Int: 5
p.Print(500.263);  // Double: 500.263
p.Print("Hello");  // String: Hello

2. Перегрузка операторов (Operator Overloading)

Определение поведения операторов (+, -, ==, != и др.) для пользовательских типов. См. отдельную статью.

Динамический полиморфизм

Абстрактные классы и методы

• abstract class — не может быть инстанцирован, может содержать abstract-члены
• abstract метод — только объявление, реализация в наследнике
• abstract-класс не может быть sealed

public abstract class Shape
{
    public abstract double Area(); // без тела
}

public class Rectangle : Shape
{
    public double Width { get; set; }
    public double Height { get; set; }
    public override double Area() => Width * Height; // ОБЯЗАТЕЛЬНО override
}

Shape s = new Rectangle { Width = 10, Height = 7 };
Console.WriteLine(s.Area()); // 70 — вызов реализации Rectangle

Виртуальные методы (virtual / override)

virtual — есть реализация по умолчанию, МОЖНО переопределить.
override — предоставляет новую реализацию.

public class Shape
{
    protected double Width, Height;
    public virtual double Area()
    {
        Console.WriteLine("Base Area");
        return 0;
    }
}

public class Rectangle : Shape
{
    public override double Area()
    {
        Console.WriteLine("Rectangle Area");
        return Width * Height;
    }
}

public class Triangle : Shape
{
    public override double Area()
    {
        Console.WriteLine("Triangle Area");
        return Width * Height / 2;
    }
}

// Полиморфный вызов
void PrintArea(Shape shape)
{
    Console.WriteLine($"Area: {shape.Area()}"); // динамическое связывание
}

PrintArea(new Rectangle { Width = 10, Height = 7 }); // Rectangle Area, 70
PrintArea(new Triangle { Width = 10, Height = 5 });  // Triangle Area, 25

Ключевые отличия

Sealed — запрет наследования/переопределения

public sealed class FinalClass { } // нельзя наследовать

public class Base
{
    public virtual void Method() { }
    public virtual void Another() { }
}

public class Derived : Base
{
    public sealed override void Method() { } // нельзя переопределять дальше
    public override void Another() { } // можно
}

Pattern matching и is/as (современный полиморфизм)

// is с pattern
if (shape is Rectangle r)
    Console.WriteLine(r.Width);

// switch expression
string desc = shape switch
{
    Rectangle r => $"Rect {r.Width}x{r.Height}",
    Circle c => $"Circle r={c.Radius}",
    _ => "Unknown"
};