C# 类型安全克隆与 generics

Question

我正在尝试创建一个可以深度克隆的通用容器 object（完成；没问题）。 这意味着它必须深度克隆其包含的对象，而正是这给我带来了问题。 这是一些代码：

    public abstract class VehiclePart {
        public abstract T cloneTypesafe<T>()
                        where T : VehiclePart, new() // L1
    }


    public class Gearstick : VehiclePart { // L2

        public Gearstick() { }

        public override T cloneTypesafe<T>() {
            var res2 = new Gearstick();
            return res2; // L3
            return (T)res2; // L4
        }
    }

它拒绝这个（评论 L3）说“不能隐式地将类型 'LDB.Program.Gearstick' 转换为 'T'”，但这没有任何意义，因为 T 显式派生自 VehiclePart（行 L1），而 Gearstick 显式派生自 VehiclePart （第 L2 行），所以转换应该是完全合法的。

即使我有一个明确的演员表（第 L4 行），它也不高兴（“无法将类型 'LDB.Program.Gearstick' 转换为'T'”），那么问题是什么，我该如何解决这个问题？ （我不想使用反射，这似乎是回答类似问题的常见建议。我读过几条评论说不要使用 ICloneable）。

Answer 1

使用 C# 9 您可以在此处消除 generics 的需要并使用协变返回类型：

public abstract class VehiclePart
{
    public abstract VehiclePart cloneTypesafe();
}    

public class Gearstick : VehiclePart {

    public Gearstick() { }

    public override Gearstick cloneTypesafe()
    {
        return new Gearstick(); // your actual implementation
    }
}

Answer 2

所以有什么问题

您的方法的签名允许我按如下方式调用您的代码：

CarWindow myCarWindow = myGearstick.cloneTypesafe<CarWindow>();

这是一个有效的调用，因为CarWindow是VehiclePart的子类型。 尽管如此，很明显这个调用是荒谬的。

---

我该如何解决这个问题？

使用 C# 9.0 或更高版本，您可以使用协变返回类型，请参阅Guru Stron 的回答。

如果您坚持使用早期版本，请参阅Jamiec 的答案以获取可能的解决方案。 或者，您可以将该方法提取到您自己的IDeepCloneable<T>接口中以分离关注点：

public interface IDeepCloneable<T>
{
    T CloneTypesafe();
}

public class Gearstick : VehiclePart, IDeepCloneable<Gearstick>
{
    public Gearstick CloneTypesafe() { ... }
}

请注意，正如 Jamiec 在评论中指出的那样，类型系统不会阻止您进行无意义的声明，例如public class Gearstick: VehiclePart, IDeepClonable<Windscreen> 。

Answer 3

这是对 generics 的误用。 如果您使用 generics，您是说该方法的调用者可以传入他们想要的任何类型（有一些约束），并且您的方法仍然有效。 这显然不是这里的情况。 Gearstick 中的cloneTypesafe方法只有在T是Gearstick Gearstick 。 如果T是，例如Engine或Wheel ，则转换将失败。

cloneTypesafe应该真正返回“它所在的 class 的类型”，但我们无法在 C# 中这么说。 不过，您可以将其作为一种解决方法：

public abstract class VehiclePart<T> 
    where T : VehiclePart<T>, new(){ // implementers are supposed to replace T with their class
    public abstract T cloneTypesafe();
}

// you are not "forced" to say ": VehiclePart<Gearstick>", hence why this is only a workaround
public class Gearstick : VehiclePart<Gearstick> {
    public override Gearstick cloneTypesafe() {
        var res2 = new Gearstick();
        // copy some properties...
        return res2;
    }
}

Answer 4

为了使它像（我认为）您所期望的那样工作，您应该对抽象 class 本身具有通用定义

public abstract class VehiclePart<T> where T: new() {
    public abstract T cloneTypesafe();
}

public class Gearstick : VehiclePart<Gearstick> { // L2

    public Gearstick() { }

    public override Gearstick cloneTypesafe() {
        var res2 = new Gearstick();
        return res2; 
    }
}