如何在C＃中使用派生的返回類型覆蓋方法？

Question

我想用派生類類型重寫虛擬方法。 目前最好的方法是什么？ 到目前為止，我發現了兩種方法：

1. 對每個派生類型使用abstract基class ； 與protected方法的橋梁。
2. 與public訪問器一起使用protected實現。

基本案例（未實現解決方案， Clone始終返回基本類型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
    }

解決方案＃1（對具有protected橋的每個派生類型使用abstract基類）：

    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
    }

解決方案2（將protected實現與public訪問器結合使用）：

    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); }
    }

據我所知，解決方案＃1是最嚴格的方法，但是它需要每個派生class的abstract基class ，該派生class要替換基class的返回類型。

解決方案2更簡單易懂，但內部類型安全性方面的漏洞很小。 具體來說，每個派生類型的public訪問器都相信其protected方法將返回正確的類型。 因此，可能有一個內部類型斷開連接，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); }
    }

是否有正確的（通常被接受的）最佳實踐覆蓋具有派生類型的方法？

Answer 1

您可以使基類通用：

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，這使我想知道擁有一個通用基類有多么有用。 也許Derived1和Derived2的Clone實現不需要成為公共接口的一部分。

Answer 2

無論如何， new關鍵字隱式地“覆蓋”基本功能。 除非出於某種原因，除非您明確希望override在代碼中出現，否則只有一個new修飾符就足夠了。 我還將探討將克隆功能抽象到一個接口中，它允許您稍后在代碼中進行更多假設。

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);
    }
}

編輯：結果可能的行為：

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

我不建議所有這些。 只需遵循此類標准接口和模式即可。 實施System.ICloneable ...

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

Object Clone()

簡單不？

如果您必須偏離，我會按照安德魯·肯南（Andrew Kennan）的建議使用泛型。 但是，我仍將實現System.ICloneable，因為它使該類與其他框架更可互操作。

另外，ICloneable應該使用受保護的構造函數來實現，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
    }
}

這樣，您可以像這樣繼承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
    }
}