向上转型与向下转型

本课属于 Coddy C# 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 29 课，共 70 课。

处理继承层次结构时，你经常需要在基类和派生类之间进行转换。向上转型会将派生类转换为基类，而向下转型则相反。

向上转型是隐式的，而且始终安全，因为可以保证派生类拥有基类的所有内容：

Dog myDog = new Dog();
Animal animal = myDog;  // 向上转型：隐式进行，始终有效

向下转型需要显式转换。如果对象实际上不是你要转换成的类型，运行时可能会失败：

Animal animal = new Dog();
Dog dog = (Dog)animal;  // 向下转型成功，因为它实际上是 Dog 对象

Animal cat = new Cat();
Dog wrong = (Dog)cat;   // 抛出 InvalidCastException 异常！

要安全地向下转型，请先使用 is 关键字检查类型，或者使用 as，它会返回 null，而不是抛出异常：

if (animal is Dog d)
{
    d.Bark();  // 安全：只有检查通过时才能使用 d。
}

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

在现代 C# 中，优先使用 is 模式匹配，因为它能将类型检查和强制转换合并为一步，让你的代码更安全、更简洁。

挑战

简单

让我们构建一个车辆检查系统，演示如何通过向上转型和向下转型，灵活地处理继承层次结构中的对象。你将创建不同类型的车辆，并编写代码来安全地识别特定类型的车辆并与之交互。

你将把代码分布在 4 个文件中：

Vehicle.cs：在 Inspection 命名空间中定义基类 Vehicle。每辆车都有一个 LicensePlate 属性（字符串），通过构造函数设置。添加一个名为 GetBasicInfo() 的方法，返回 "Vehicle: {LicensePlate}"。
Car.cs：在 Inspection 命名空间中定义一个继承自 Vehicle 的 Car 类。汽车还有一个额外的 NumberOfDoors 属性（int）。构造函数接收车牌号和车门数量。添加一个名为 Honk() 的方法，返回 "{LicensePlate} honks: Beep beep!"。
Motorcycle.cs：在 Inspection 命名空间中定义一个继承自 Vehicle 的 Motorcycle 类。摩托车有一个 HasSidecar 属性（bool）。构造函数接收车牌号和是否有边斗。添加一个名为 Rev() 的方法，返回 "{LicensePlate} revs: Vroom!"。
Program.cs：在主文件中，你将创建车辆，并练习向上转型和安全向下转型。使用输入值创建一个 Car 和一个 Motorcycle，然后将它们都存储在一个 Vehicle 引用数组中（向上转型）。遍历数组，并为每辆车打印基本信息。然后使用带有模式匹配的 is 关键字安全地向下转型：如果它是 Car，就调用 Honk()；如果它是 Motorcycle，就调用 Rev()。

你将收到 4 个输入：

汽车车牌号
车门数量
摩托车车牌号
是否有边斗（true 或 false）

按以下格式打印数组中每辆车的输出：

{GetBasicInfo() result}
{Honk() or Rev() result based on actual type}

例如，如果输入是 ABC-123、4、XYZ-789 和 false，输出应为：

Vehicle: ABC-123
ABC-123 honks: Beep beep!
Vehicle: XYZ-789
XYZ-789 revs: Vroom!

注意，所有车辆都以 Vehicle 引用的形式存储（向上转型），但你可以使用用于向下转型的 is 模式匹配语法，安全地识别它们的实际类型并访问对应类型的方法！

亲手试试

using System;
using Inspection;

class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 读取输入
        string carPlate = Console.ReadLine();
        int numberOfDoors = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        string motorcyclePlate = Console.ReadLine();
        bool hasSidecar = Convert.ToBoolean(Console.ReadLine());
        
        // TODO: 使用 carPlate 和 numberOfDoors 创建一个 Car 对象
        
        // TODO: 使用 motorcyclePlate 和 hasSidecar 创建一个 Motorcycle 对象
        
        // TODO: 创建一个包含这两辆车的 Vehicle 引用数组（向上转型）
        
        // TODO: 遍历数组，对每辆车执行以下操作：
        //   打印 GetBasicInfo() 的结果
        //   使用 'is' 关键字结合模式匹配，安全地向下转型：
        //     如果是 Car，调用并打印 Honk()
        //     如果是 Motorcycle，调用并打印 Rev()
    }
}