具有強類型返回類型的抽象方法

Question

考慮以下類：

public abstract class Animal
{
    public abstract Animal GiveBirth();
}

public class Monkey : Animal
{
    public override Animal GiveBirth()
    {
        return new Monkey();
    }
}

public class Snake : Animal
{
    public override Animal GiveBirth()
    {
        return new Snake();
    }
}

//That one doesnt makes sense.
public class WeirdHuman: Animal
{
    public override Animal GiveBirth()
    {
        return new Monkey();
    }
}

我正在尋找一種強制覆蓋GiveBirth方法的返回類型的方法，以便它總是返回實際的類類型，這樣沒有WeirdHuman可以生成一個Monkey 。

我覺得答案是關於泛型類型的，但我看不出我能做到這一點。

預期結果的例子：

public abstract class Animal
{
    public abstract /*here a way to specify concrete type*/ GiveBirth();
}

public class Monkey : Animal
{
    public override Monkey GiveBirth() //Must returns an actual Monkey
    {
        return new Monkey();
    }
}

如果清楚地解釋，“絕對不可能” 可能是一個答案。

Answer 1

這是共變量返回，C＃不支持。 我每天都感嘆。 你可以做的最好的辦法就是使用泛型返回類型並在泛型類型上指定where條件，但是這也可能導致你在遇到通用參數要求的情況下遇到其他問題。

public abstract class Animal<TBirthType> where TBirthType : Animal<TBirthType>
{
    public abstract TBirthType GiveBirth();
}

public class Monkey<TBirthType> : Animal<TBirthType> where TBirthType : Monkey<TBirthType>
{
    public override TBirthType GiveBirth()
    {
        return new Monkey<Monkey>();
    }
}

或者，如果您不需要任何進一步的繼承，則可以關閉通用。

public class Monkey : Animal<Monkey>
{
    public override Monkey GiveBirth()
    {
        return new Monkey();
    }
}

請注意，僅協方差仍然不足以確保不會形成行為不當的派生類型，但它將允許將返回類型指定為正在使用的類型。 但是仍然沒有辦法將它從抽象類中鎖定下來。 您可以通過從基礎級別實現的方法的反射來管理運行時檢查，該方法將在運行時檢查類型，但這也可能非常混亂。

Answer 2

據我所知，沒有一種干凈的方法可以純粹在單個類層次結構中支持它。 使用重復的泛型類型參數，例如

public class Animal<T> where T : Animal<T> { }

如果你控制整個層次結構可能是可以接受的，因此可以排除像這樣的類

public class WierdHuman<Monkey> { }

你真正想要的是像Haskell的類型類，你可以在這里抽象出類本身的具體類型。 您可以在C＃中獲得的最接近的是定義一個實現所需功能的代理對象，然后將其傳遞到您需要的任何位置。

在您的情況下，這意味着創建一個生育界面，並為每個具體的動物類型實施它。

您需要此功能的方法需要“類型類實例”的額外參數。 這些方法可以限制通用動物類型相同：

public interface ISpawn<T> where T : Animal
{
    public T GiveBirth();
}

public void Populate<T>(T parent, ISpawn<T> spawn) where T : Animal
{
}

Answer 3

你可以做這樣的事情，它迫使Animal<T>的實現者實現一個Animal<T> GiveBirth()方法，該方法返回與type參數相同的類型，它本身被約束為一種動物。

這不是你想要的，但你可以看到：

public abstract class Animal<T> where T: Animal<T>
{
    public abstract Animal<T> GiveBirth();
}

public class Monkey: Animal<Monkey>
{
    public override Animal<Monkey> GiveBirth()
    {
        return new Monkey();
    }
}

public class Snake: Animal<Snake>
{
    public override Animal<Snake> GiveBirth()
    {
        return new Snake();
    }
}

public class WeirdHuman: Animal<WeirdHuman>
{
    public override Animal<WeirdHuman> GiveBirth()
    {
        return new Monkey(); // Won't compile of course.
    }
}

如果您注釋掉public override Animal<Monkey> GiveBirth()方法，您將看到編譯器抱怨並說出如下內容：

錯誤1'ConsoleApplication1.Monkey'未實現繼承的抽象成員'ConsoleApplication1.Animal.GiveBirth（）'

不幸的是，您必須使用SomeKindOfAnimal: Animal<SomeKindOfAnimal>語法聲明類，但這可能對您SomeKindOfAnimal: Animal<SomeKindOfAnimal> 。

（ 另見本帖。 ）

唉，這不太有效，因為它允許你這樣做：

public class Monkey: Animal<WeirdHuman>
{
    public override Animal<WeirdHuman> GiveBirth()
    {
        return new WeirdHuman();
    }
}

換句話說，它將類型參數約束為一種動物，並且它還將GiveBirth()的返回類型約束為與類型參數相同; 但就是這樣。 在某些情況下，這已足夠，但可能不適合您的目的。

不過，也許這種方法值得了解。