如何在C＃中使用派生的返回类型覆盖方法？

Question

我想用派生类类型重写虚拟方法。 目前最好的方法是什么？ 到目前为止，我发现了两种方法：

1. 对每个派生类型使用abstract基class ； 与protected方法的桥梁。
2. 与public访问器一起使用protected实现。

基本案例（未实现解决方案， Clone始终返回基本类型A1 ）：

    public class A1
    {
        public int X1 { get; set; }
        public A1(int x1) { this.X1 = x1; }
        public virtual A1 Clone() { return new A1(X1); }
    }
    public class A2 : A1
    {
        public int X2 { get; set; }
        public A2(int x1, int x2) : base(x1)  { this.X2 = x2; }
        public override A1 Clone() { return new A2(X1, X2); }  //can't explicitly return A2
    }
    public class A3 : A2
    {
        public int X3 { get; set; }
        public A3(int x1, int x2, int x3) : base(x1, x2) { this.X3 = x3; }
        public override A1 Clone() { return new A3(X1, X2, X3); }  //can't explicitly return A3
    }

解决方案＃1（对具有protected桥的每个派生类型使用abstract基类）：

    public class B1
    {
        public int X1 { get; set; }
        public B1(int x1) { this.X1 = x1; }
        public virtual B1 Clone() { return new B1(X1); }
    }
    public abstract class B2_Base : B1
    {
        public B2_Base(int x1) : base(x1) { }
        public sealed override B1 Clone() { return this.CloneAsB1(); }
        protected abstract B1 CloneAsB1();
    }
    public class B2 : B2_Base
    {
        public int X2 { get; set; }
        public B2(int x1, int x2) : base(x1) { this.X2 = x2; }
        protected sealed override B1 CloneAsB1() { return this.Clone(); }
        public new virtual B2 Clone() { return new B2(X1, X2); }  //CAN explicitly return B2
    }
    public abstract class B3_Base : B2
    {
        public B3_Base(int x1, int x2) : base(x1, x2) { }
        public sealed override B2 Clone() { return this.CloneAsB2(); }
        protected abstract B2 CloneAsB2();
    }
    public class B3 : B3_Base
    {
        public int X3 { get; set; }
        public B3(int x1, int x2, int x3) : base(x1, x2) { this.X3 = x3; }
        protected sealed override B2 CloneAsB2() { return this.Clone(); }
        public new virtual B3 Clone() { return new B3(X1, X2, X3); }  //CAN explicitly return B3
    }

解决方案2（将protected实现与public访问器结合使用）：

    public class C1
    {
        public int X1 { get; set; }
        public C1(int x1) { this.X1 = x1; }
        public C1 Clone() { return this.CloneImplementation(); }
        protected virtual C1 CloneImplementation() { return new C1(X1); }
    }
    public class C2 : C1
    {
        public int X2 { get; set; }
        public C2(int x1, int x2) : base(x1) { this.X2 = x2; }
        public new C2 Clone() { return this.CloneImplementation() as C2; }  //trusts CloneImplementation to return a C2
        protected override C1 CloneImplementation() { return new C2(X1, X2); }
    }
    public class C3 : C2
    {
        public int X3 { get; set; }
        public C3(int x1, int x2, int x3) : base(x1, x2) { this.X3 = x3; }
        public new C3 Clone() { return this.CloneImplementation() as C3; }  //trusts CloneImplementation to return a C3
        protected override C1 CloneImplementation() { return new C3(X1, X2, X3); }
    }

据我所知，解决方案＃1是最严格的方法，但是它需要每个派生class的abstract基class ，该派生class要替换基class的返回类型。

解决方案2更简单易懂，但内部类型安全性方面的漏洞很小。 具体来说，每个派生类型的public访问器都相信其protected方法将返回正确的类型。 因此，可能有一个内部类型断开连接，例如：

    public class C2 : C1
    {
        public int X2 { get; set; }
        public C2(int x1, int x2) : base(x1) { this.X2 = x2; }
        public new C2 Clone() { return this.CloneImplementation() as C2; }  //trusts CloneImplementation to return a C2
        protected override C1 CloneImplementation() { return new C1(X1); }
    }

是否有正确的（通常被接受的）最佳实践覆盖具有派生类型的方法？

Answer 1

您可以使基类通用：

public abstract class Base<TDerived> where TDerived : Base {
  public abstract TDerived Clone();
}

public class Derived1 : Base<Derived1> {
  public override Derived1 Clone() { ... }
}

public class Derived2 : Base<Derived2> {
  public override Derived2 Clone() { ... }
}

但是，这使我想知道拥有一个通用基类有多么有用。 也许Derived1和Derived2的Clone实现不需要成为公共接口的一部分。

Answer 2

无论如何， new关键字隐式地“覆盖”基本功能。 除非出于某种原因，除非您明确希望override在代码中出现，否则只有一个new修饰符就足够了。 我还将探讨将克隆功能抽象到一个接口中，它允许您稍后在代码中进行更多假设。

public interface ICloneable<out T>
{
    T Clone();
}

public class A1 : ICloneable<A1>
{
    public int X1 { get; set; }
    public A1(int x1) { this.X1 = x1; }

    public virtual A1 Clone()
    {
        return new A1(X1);
    }
}
public class A2 : A1, ICloneable<A2>
{
    public int X2 { get; set; }

    public A2(int x1, int x2)
        : base(x1)
    {
        this.X2 = x2;
    }

    public virtual new A2 Clone()
    {
        return new A2(X1, X2);
    }
}

public class A3 : A2, ICloneable<A3>
{
    public int X3 { get; set; }

    public A3(int x1, int x2, int x3)
        : base(x1, x2)
    {
        this.X3 = x3;
    }

    public virtual new A3 Clone()
    {
        return new A3(X1, X2, X3);
    }
}

编辑：结果可能的行为：

public class A4 : A3, ICloneable<A4>
{
    public int X4 { get; set; }

    public A4(int x1, int x2, int x3, int x4)
        : base(x1, x2, x3)
    {
        this.X4 = x4;
    }

    public override A3 Clone()
    {
        return ((ICloneable<A4>)this).Clone();
    }

    A4 ICloneable<A4>.Clone()
    {
        return new A4(X1, X2, X3, X4);
    }
}

Answer 3

我不建议所有这些。 只需遵循此类标准接口和模式即可。 实施System.ICloneable ...

http://msdn.microsoft.com/zh-CN/library/system.icloneable(v=vs.110).aspx

Object Clone()

简单不？

如果您必须偏离，我会按照安德鲁·肯南（Andrew Kennan）的建议使用泛型。 但是，我仍将实现System.ICloneable，因为它使该类与其他框架更可互操作。

另外，ICloneable应该使用受保护的构造函数来实现，例如

public class A1 : ICloneable
{
    public A1(int x1) { this.X1 = x1; }
    protected A1(A1 copy) { this.X1 = copy.X1; }

    public int X1 { get; set; }

    public virtual object Clone()
    {
        return new A1(this); // Protected copy constructor
    }
}

这样，您可以像这样继承A1 ...

public class B1 : A1, ICloneable
{
    public B1(int x1, int y1) : base(x1) { this.Y1 = y1; }
    protected B1(B1 copy) : base(copy) { this.Y1 = copy.Y1; }

    public int Y1 { get; set; }

    public virtual object Clone()
    {
        return new B1(this); // Protected copy constructor
    }
}