在C#中创建一个通用的对象列表

Question

作为介绍，我正在创建一个基础的四叉树引擎，用于个人学习目的。我希望这个引擎能够处理许多不同类型的形状（目前我选择使用圆和正方形），所有形状都会在窗口中移动，并在发生碰撞时执行某些操作。

以下是我迄今为止拥有的形状对象：

public class QShape {
    public int x { get; set; }
    public int y { get; set; }
    public string colour { get; set; }
}

public class QCircle : QShape {
    public int radius;
    public QCircle(int theRadius, int theX, int theY, string theColour) {
        this.radius = theRadius;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
}

public class QSquare : QShape {
    public int sideLength;
    public QSquare(int theSideLength, int theX, int theY, string theColour) {
        this.sideLength = theSideLength;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
}

现在我的问题是，如何在C#中创建一个通用列表(List<T> QObjectList = new List<T>();)，以便我可以拥有一个列表，其中包含所有这些可能具有不同属性的各种形状(例如，QCircle具有“半径”属性，而QSquare具有“边长”属性)? 最好提供实现示例。

我只知道这个问题有一个非常明显的答案，但无论如何，我都会感激任何帮助。我正在尝试重新学习C#; 显然已经有一段时间了...

- Djentleman

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这段代码的意思是：定义了一个泛型列表，其中元素类型为QShape。问号代表类型参数需要在上下文中进行推断或指定。 - Ian Mercer

这样的列表是否包括从QShape继承的类？如果是，那么我是正确的；答案非常明显。 - Djentleman

@Djentleman：是的，它可以。但是除非你强制转换单个对象，否则你只能访问QShape属性。 - Cameron

我能得到答案形式的回复吗，包括一个实现的例子（即如何从List<QShape>访问QCircle和QSquare特定的属性）？ - Djentleman

@Djentleman，你做不到。不确定为什么他的评论会被点赞。你明确表示要访问父类中不包含的不同属性，因此使用基类作为类型是行不通的。 - Pete

Answer 1

你需要使用向下转型

将对象存储在具有基类的列表中

 List<QShape> shapes = new List<QShape>

如果您知道一个对象是什么，那么您可以安全地将其向上转型。例如：

if(shapes[0] is QSquare)
{
     QSquare square = (QSquare)shapes[0]
} 

你可以隐式地将对象向下转换。

QSquare square = new Square(5,0,0,"Blue");
QShape shape =  square

点击此处了解更多有关向上转型和向下转型的信息

- Joel

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如果在处理泛型集合中的项目时需要测试类型和转换，那么这意味着出了问题。 - spender

我相信你可以在你的例子中使用 is 关键字，它已经可用了相当长的时间。如果(myObject is MyType) - Chris Gessler

再次强调，如果您正在迭代QShape列表，则无法访问QSquare或QCircle的属性/方法。通过在if语句中检查是否为QSquare并在其上进行转换，您就可以访问QSquare的属性/方法。此答案中的方法适用于检查几个类，但是如果您开始添加更多子类，我相信您会看到它很快变得难以控制。 - Pete

抱歉，我误解了 downcast 的含义。非常好的答案，非常有启发性。谢谢。 - Djentleman

@Joel 注意，is测试的是赋值兼容性而不是类型相等性，因此它们并不等价。具体来说，对于QSquare的子类，x.GetType() == typeof(QSquare)返回false，而x is QSquare返回true。 - phoog

Answer 2

您应该实现一个接口（Interface）。例如：

public interface IHasLength
{
    int Length;
}

然后在实现中，您可以这样做。

public class QSquare : QShape, IHasLength {
    public int sideLength;
    public QSquare(int theSideLength, int theX, int theY, string theColour) {
        this.sideLength = theSideLength;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
    public int Length { get { return sideLength; } }
}
public class QCircle : QShape, IHasLength {
    public int radius;
    public QSquare(int theSideLength, int theX, int theY, string theColour) {
        this.sideLength = theSideLength;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
    public int Length { get { return radius; } }
}

最终，在您的列表中：

List<IHasLength> shapesWithSomeLength = new List<IHasLength>();

现在，您的列表可以容纳任何实现了 IHasLength 接口的东西，无论是 QCircle、QShape，甚至是 QDuck，只要它实现了 IHasLength 接口。

- Pete

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我喜欢这个答案，但在这种情况下使用接口而不是超类有什么特别的原因吗？ - Djentleman

@Djentleman 因为你的类没有共同的属性名称。因此，如果你创建了一个 QShape 列表并想要遍历它并获取所有形状（QCircle 和 QSquare）的长度，就无法做到。如果你实现接口，那么你就可以做到这一点。 - Pete

啊，我明白了。非常好。是时候学习接口了！谢谢 :) - Djentleman

只是一个快速的提示。我采用了这种方法，除了我将 IHasLength 更改为 ISpatialNode。这个接口是为了 x、y 定位。更有意义，意味着我可以将任何需要定位的对象添加到我的 Quadtree 中。 - Djentleman

@Djentleman 当然，你想使用任何对你的实现有意义的名称/属性。我只是选择了“Length”作为示例，因为这是你在问题中提到的（半径，边长）。我相信现在一切都很清楚;) - Pete

Answer 3

你可以将它们存储在一个List<QShape>中，但这意味着你无法访问特定于类型的属性。

通常情况下，您可以通过在基类中提供一个公共接口，并在子类中覆盖行为来解决这个问题。通过这种方式，一个公共接口可以隐藏各种行为。例如，一个Grow方法可以隐藏不同形状的物品增长的复杂性，并且可以在不明确知道其操作的形状的情况下调用。

public abstract class QShape {
    public abstract void Grow(int amt);
}
public class QSquare : QShape {
    private int sideLength;
    public override void Grow(int amt)
    {
        sideLength+=amt;
    }
}
public class QCircle : QShape {
    private int radius;
    public override void Grow(int amt)
    {
        radius+=amt;
    }
}

- spender

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QShape 也应该是抽象的。另外，在你的例子中我没有看到接口的使用。 - Chris Gessler

我宽泛地使用“接口”这个术语。所有对象都有一个接口，因为它们提供方法和属性... 不仅仅是那些继承了“接口”实现的对象。 - spender

我喜欢这个，类似于Pete的答案。谢谢！ - Djentleman

Answer 4

这是您想要的吗？

（这句话已经被翻译成中文）

public class QShape
{
    protected QShape() { }
    public int x { get; set; }
    public int y { get; set; }
    public string colour { get; set; }
}

public class QCircle : QShape
{
    public int radius;
    public QCircle(int theRadius, int theX, int theY, string theColour)
    {
        this.radius = theRadius;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
}

public class QSquare : QShape
{
    public int sideLength;
    public QSquare(int theSideLength, int theX, int theY, string theColour)
    {
        this.sideLength = theSideLength;
        this.x = theX;
        this.y = theY;
        this.colour = theColour;
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        List<QShape> list = new List<QShape>();
        list.Add(new QCircle(100, 50, 50, "Red"));
        list.Add(new QCircle(100, 400, 400, "Red"));
        list.Add(new QSquare(50, 300, 100, "Blue"));


        foreach (var item in list.OfType<QCircle>())
        {
            item.radius += 10;
        }

        foreach (var item in list.OfType<QSquare>())
        {
            item.sideLength += 10;
        }
    }
}

- John Alexiou

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一个问题：通过在迭代中使用条件语句对不同类型执行操作，而不是像这里一样为每个形状分别迭代两次，是否更有效率？ - Djentleman

@Djentleman：是的，但是......对于小列表（<10,000项），可能没有什么区别。从OP中并不清楚目标/要求是什么。 - John Alexiou

Answer 5

我感觉好像少了点什么，但是……

List<QCircle> circleObjects = new List<QCircle>();

并且

List<QSquare> squareObjects = new List<QSquare>();

将完美地工作。

编辑：

啊，我没有理解被问的是什么。

是的，由于您的QCircle和QSquare类继承自QShape，因此您可以这样做。

List<QShape> shapes= new List<QShape>();

值得注意的是，如果您想访问该列表中所有QCircle的radius属性，则需要根据类型过滤列表。

- Alastair Pitts

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OP想要一个包含两种类型的List<T>，因此应该使用List<QShape>。 - Inisheer

没错，那样做可以实现，但他想要一个列表来容纳任何类型的 QShape、QCircle 和 QSquare。 - Pete

我应该表述得更清楚，但如果可能的话，我想要一个单一的列表。 - Djentleman

Answer 6

您可以使用Ian Mercer的注释List<QShape>

以下是如何填充它的方法：

List<QShape> shapes = new List<QShape>();
QCircle circle = new QCircle(); 

shapes.Add(circle);

拆箱操作：

QCircle circle = (QCircle) shapes[0];

如果您需要调用基类的方法，无需取消装箱，只需使用它即可。

- Chris Gessler

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好的回答，非常简单而且富有信息性。Joel的回答也很相似但稍微详细一些，不过还是谢谢！ - Djentleman

Answer 7

存储

您已经在类定义方面走在了正确的道路上。您需要做的是创建一个超类（在本例中为QShape）的List，它将能够容纳所有形状。

以下是如何创建它的示例：

List<QShape> objects = new List<QShape>();

objects.add(new QCircle(...));
objects.add(new QSquare(...));

访问

这里的问题是一旦所有内容都在列表中，如何区分它们。这可以通过 C# 的 getType() 和 typeof() 方法来完成（Jon Skeet 在如何执行此操作方面有一个很好的答案）。基本上，它看起来像这样：

if(objects.get(some_position).getType() == typeof(QCircle))
  QCircle circle = objects.get(some_position);
else if(/* like above with QSquare */)
  QSquare square = objects.get(some_position);

完成此操作后，您可以像往常一样继续使用对象。但是，如果您尝试从列表中访问它们，则只能使用QShape具有的方法和变量，因为放入列表中的每个对象都将被强制转换为它。

- Jon Egeland

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对象.get().getType() 是什么鬼？为什么不直接缩写成 if(myObject is MyType)？ - Chris Gessler

虽然你的语法可能有些错误，但我理解你的意思，谢谢！ - Djentleman

@ChrisGessler 测试对象类型是否与已知类型相等并不等同于使用 is 运算符（而且99%的情况下程序员都希望使用 is 运算符的行为，因此类型相等性检查通常是一个错误）。 - phoog

Answer 8

public Class abstract  Base<T>
{
    public abstract List<T>GetList();
}

然后执行这个操作

public class className:Base<ObjectName>
{
    public override List<T>GetList()
    {
        //do work here 
    }
}

- Bulelani Cimani

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一些解释会很有用。 - matsjoyce