具有多態性的C＃泛型

Question

你好，堆棧溢出的居民，我遇到一個關於多態性和泛型的問題（也許理解？）。 我希望能夠定義一個包含“組件”的“系統”。 我還希望能夠擴展系統和組件以具有更大的功能。

我目前有兩個基類，Component和I / A_ComponentSystem（為簡潔起見，我將不顯示任何實際代碼，僅顯示定義）：

public abstract class Component { }

public interface IComponentSystem { }
public interface IComponentSystem<TComponent> : IComponentSystem
    where TComponent : Component { }

// The following are what should should actually be inherited from
public abstract class AComponentSystem : IComponentSystem { }
public abstract class AComponentSystem<TComponent> : AComponentSystem
    where TComponent : Component { }

以下是創建的示例組件/系統：

public abstract class ITag : Component { } // This is to allow generating the code in a different binary. Hard to explain in the question, I'll clarify if need be
public class Tag : ITag { }

public abstract class ITagSystem : AComponentSystem<ITag> { }
public class TagSystem : ITagSystem { }

以下是實際嘗試在不同對象之間使用代碼/變形的一些摘錄（請注意，代碼並非旨在以這種方式使用，但是我正在編寫單元測試以確保層之間的兼容性）

// This is the main system that will be passed around
TagSystem tagSys = new TagSystem();

// This is OK
ITagSystem ITagSys = (ITagSystem)ITagSys;

// This is OK
AComponentSystem A_TagSys = (AComponentSystem)tagSys;

// This is OK
AComponentSystem<ITag> ATag_TagSys = (AComponentSystem<ITag>)tagSys;

// This is OK
IComponentSystem I_TagSys = (IComponentSystem)tagSys;

// This is OK
IComponentSystem<ITag> ITag_TagSys = (IComponentSystem<ITag>)tagSys;

// Even the following is OK (which is why I am confused)
IComponentSystem<Tag> new_ITag_TagSys = (IComponentSystem<Tag>)tagSys;

//***This is where it blows up*** (1)
AComponentSystem<Tag> new_ATag_TagSys = (AComponentSystem<Tag>)tagSys;

我還有另一個接口/類SystemManager，它的定義如下：

public interface ISystemManager
{
    TComponent AddNewComponentToEntity<TComponent, TComponentSystem>(Entity e) // Please don't ask about Entity, it shouldn't be required for this snippet and I already feel like I've posted a lot)
        where TComponent : Component, new() // Required for some reason or I get an error
        where TComponentSystem : IComponentSystem<TComponent>;
}

現在，我在這里擁有的特定代碼塊也將引發錯誤：

//*** blows up here as well ***(2)
ISystemManager sysMan = new SystemManager(); // defined elsewhere
sysMan.AddNewComponentToEntity<Tag, ITagSystem>(entity);

就我收到的錯誤而言，錯誤（1）是：

Cannot convert type 'TagSystem' to 'AComponentSystem<Tag>'

錯誤（2）如下：

The type 'ITagSystem' cannot be used as type parameter 'TComponentSystem' in the generic type or method 'ISystemManager.AddNewComponentToEntity<TComponent,TComponentSystem>(Entity)'. There is no implicit reference conversion from 'ITagSystem' to 'IComponentSystem<Tag>'.

現在，就我的問題而言，因此是：

1. 為什么不能將TagSystem轉換為AComponentSystem<Tag> ？ 這似乎是有效的變體。
2. 為什么ITagSystem無法轉換為IComponentSystem<Tag> ？ 看來Tag仍應符合受支持的ITag。
3. 有什么辦法可以在保留很多抽象層的同時更改層次結構？

感謝您閱讀本文並為我提供幫助。

注意：是的，這是用於EntityFramework驅動的游戲引擎。 我主要將其構建為自己的練習，因此我可以為自己快速啟動3d項目。 是的，我之前已經建立了一些游戲項目，不，我對“完成”游戲不感興趣，我只是在修補和玩耍。

Answer 1

如果沒有一個更簡單但更完整的代碼示例，就不可能在您的特定情況下提供特定的建議。 但是，基本問題是類型確實不可轉換，正如編譯器所說的那樣。

1. 為什么不能將TagSystem轉換為AComponentSystem<Tag> ？ 這似乎是有效的變體。

TagSystem不繼承AComponentSystem<Tag> 。 它繼承了AComponentSystem<ITag> 。 這兩種類型實際上並不相同。 僅因為Tag繼承/實現ITag ，並不意味着AComponentSystem<Tag>自動繼承/實現AComponentSystem<ITag> 。 如果確實如此，則意味着通常會返回Tag類型值的AComponentSystem<Tag>的方法或屬性可能會在期望Tag值的情況下使用，但ITag某些其他實現是真的回來了。 這是因為您將能夠轉換為AComponentSystem<Tag> ，然后使用該引用將ITag的非Tag實現返回到一些只需要Tag 。

由於我希望是顯而易見的原因，因此這很糟糕，因此編譯器不允許您這樣做。

2. 為什么ITagSystem無法轉換為IComponentSystem<Tag> ？ 看來Tag仍應符合受支持的ITag。

沒有良好的最小，完整和可驗證的代碼示例 ，很難回答問題的這一部分，因為所顯示的類型與所顯示的代碼不一致。 ITagSystem被聲明為繼承AComponentSystem<ITag> ，后者繼而僅實現IComponentSystem ，而不實現IComponentSystem<TComponent> 。

因此，根據顯示的代碼，您甚至沒有天真的認為轉換可以正常進行。 但是讓我們假設一下，您所顯示的類型聲明中有一個錯字。 然后答案基本上與上述相同：實現IComponentSystem<ITag>與實現IComponentSystem<Tag> 。

3. 有什么辦法可以在保留很多抽象層的同時更改層次結構？

可能吧。 這取決於這些類型的實際作用。 從C＃4開始，我們已經能夠在具有協方差和相反方差的接口上指定泛型類型參數。 通過限制類型參數並匹配接口成員，接口可以支持特定的轉換方案，就像您要嘗試的那樣。

但是請注意，這僅在接口成員確實與此類轉換兼容時才有效。 編譯器仍然不會讓您做任何不安全的事情。

關於Stack Overflow的討論已經有很多問題。 從技術上講，您的問題甚至可以被認為是這些問題的重復。 希望以上內容能解決您的緊迫問題，並為您提供足夠的信息以進行更多研究，並查看通用接口差異是否適合您的情況。 如果您需要更多幫助，建議您發布一個新問題，並確保包括一個良好的MCVE，該MCVE可以以最簡單的方式清楚地說明您的問題。

Answer 2

1. TagSystem遙遠地繼承了AComponentSystem<ITag> ，但是您試圖將其轉換為AComponentSystem<Tag> 。 （請注意，通用類型中沒有“ I”。） AComponentSystem<>這兩種通用類型完全不同，因此您不能在兩者之間自由轉換。
2. 與第1點相同，僅因為Tag是ITag並不意味着IComponentSystem<Tag>是IComponentSystem<ITag> 。
3. 答案幾乎肯定是肯定的，盡管確切的方式完全取決於您將如何使用它。 您可能還想問自己，是否真的需要這么多抽象層。

為了更好地說明我的觀點，舉一個常見的通用類型為例：List。 如果泛型遵循與普通類相同的繼承規則，則List<Car>將是List<Vehicle>的子類型。 但是兩者之間的區別在於，第一個列表只能容納汽車，而第二個列表可以容納任何車輛 。 因此，如果這些列表是父母和孩子，則可以執行以下操作：

List<Car> cars = new List<Car>();
List<Vehicle> vehicles = (List<Vehicle>)cars;
vehicles.Add(new Truck());

你看到問題了嗎？ 繼承的一般規則僅允許我們將非Car對象添加到汽車列表之外。 或者，如果不是合法的話，他們會這樣做。 實際上， List<Car>和List<Vehicle>沒有任何關系，但實際上是完全獨立的類，沒有任何直接關系。