💡 C# 向上转型与向下转型

很多人初学 C# 时，对“向上转型”和“向下转型”感到困惑。
它们其实是 继承与多态机制的核心。
这篇文章带你三分钟彻底搞懂。

🧱 一、继承关系示例


class Animal
{
    public void Eat() => Console.WriteLine("Animal is eating");
}
 
class Dog : Animal
{
    public void Bark() => Console.WriteLine("Dog is barking");
}

Dog 继承自 Animal，说明 Dog 是一种 Animal。接下来就能理解转型的意义。

🧩 二、向上转型（Upcasting）

向上转型：子类 → 父类。例如：


Dog dog = new Dog();
Animal animal = dog; // 向上转型
animal.Eat(); // ✅ OK
// animal.Bark(); ❌ 不行

向上转型是 自动转换，无需强制。
安全可靠，因为子类一定包含父类的所有成员。

👉 作用：屏蔽子类细节，让代码更通用。这是实现多态的基础。

🔄 三、向下转型（Downcasting）

向下转型：父类 → 子类。例如：


Animal animal = new Dog();
Dog dog = (Dog)animal; // 向下转型
dog.Bark(); // ✅ OK

但要小心：


Animal animal = new Animal();
Dog dog = (Dog)animal; // ❌ InvalidCastException

向下转型是 强制转换，如果类型不匹配，会抛出异常。所以要 谨慎使用。

✅ 四、安全的转型方式

C# 提供了更安全的写法：

✔ 1. `is` 模式匹配


if (animal is Dog d)
{
    d.Bark();
}

✔ 2. `as` 安全转换


Dog? d = animal as Dog;
if (d != null)
{
    d.Bark();
}

这两种方式都能避免运行时崩溃。

⚙️ 五、多态的意义

如果父类方法被声明为 virtual，子类可以 override 重新定义。即使向上转型，也能调用子类实现：


class Animal
{
    public virtual void Eat() => Console.WriteLine("Animal Eat");
}
 
class Dog : Animal
{
    public override void Eat() => Console.WriteLine("Dog Eat");
}
 
Animal a = new Dog();
a.Eat(); // 输出：Dog Eat

👉 这就是运行时多态的真正含义。

🧭 六、总结表格

类型	含义	安全性	是否自动
向上转型	子类 → 父类	✅ 安全	✅ 自动
向下转型	父类 → 子类	⚠️ 有风险	❌ 需强制

一句话总结：向上安全，向下小心。

💬 结语

理解向上转型和向下转型，你就掌握了 C# 面向对象编程的核心逻辑。

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