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为什么C#泛型不能像C++模板一样从一个泛型类型参数派生？

c#.netgenericsclr
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为什么C#泛型不能像C++模板一样从一个泛型类型参数派生？我知道这是不可能的，因为CLR不支持这个，但为什么呢？
我知道C++模板和C#泛型之间存在深刻的差异-前者是编译时实体，必须在编译期间解决，而后者是第一类运行时实体。
尽管如此，我仍然无法看出CLR设计人员为什么没有想出一种方案，最终使CLR泛型类型能够从其泛型类型参数之一派生。毕竟，这将是一个非常有用的功能，我个人非常需要它。
编辑：
我想知道一个硬核问题，修复它会导致如此高的代价来实现这个功能，这正好证明了它还没有被实现。例如，检查这个虚构声明：
class C<T> : T
{
}

作为Eric Lippert所注意到的，如果“ T是一个结构体怎么办？ T是一个密封类类型怎么办？ T是一个接口类型怎么办？ T是C！ T是从C派生的类？ T是一个具有抽象方法的抽象类型？ 如果T的可访问性比C低怎么办？ T是System.ValueType怎么办？（您可以拥有一个继承自System.ValueType的非结构体吗？）System.Delegate，System.Enum等等呢？”
正如Eric所说，“这些都是容易、显而易见的问题”。确实，他是正确的。我对一些既不容易也不明显的问题感兴趣，这些问题很难解决。
阅读这些帖子。我猜ROI是原因：http://blogs.msdn.com/ericlippert/archive/2009/10/05/why-no-extension-properties.aspx和http://blogs.msdn.com/ericgu/archive/2004/01/12/57985.aspx - Alex Reitbort
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C++比C#更复杂，而且你可以在C++中做一些C#无法做到的事情，这是有关联的原因。因此，在可预见的未来，一些人会希望使用其他编程语言来完成某些项目，而不是使用C#。 - David Thornley
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我不明白：C#编译器难道不应该在实例化给定模板时已经知道这些问题的答案吗？例如，有一个类C<T> : T并尝试在我的代码中编写C<int> i = new C<int>()，编译器不应该像我一开始写C_int i = new C_int()那样处理吗？（请注意，在后一种情况下，编译器将抛出错误“无法从密封类int派生”-但它确实处理了这种情况）。为什么所有这些问题都必须在尝试实例化模板之前回答呢？ - Zuzu Corneliu
5个回答
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首先，问问自己class C<T> : T { }会出现什么问题。立刻想到了很多问题：

T是结构体怎么办？T是密封类类型怎么办？T是接口类型怎么办？T是C<T>？T是从C<T>派生的类怎么办？T是具有抽象方法的抽象类型怎么办？T的可访问性比C小怎么办？T是System.ValueType怎么办？（你可以从System.ValueType继承非结构体吗？）System.Delegate，System.Enum等等呢？

这些是简单而明显的问题。该提议的功能会引发更加微妙的问题，涉及类型及其基类型之间的交互，其中每一个都必须仔细指定、实现和测试。我们肯定会错过一些问题，从而在未来造成破坏性变化，或者给运行时带来实现定义的行为。

代价将是巨大的，所以好处必须是巨大的。我没有看到巨大的好处。

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您是否认为在C++模板中实现这个特性会更容易一些？因为它已经存在于那里，并且非常有用和异常强大。我可以给出一个例子，说明我在目前的工作中这个特性会非常有用。如果要使用Reflection.Emit动态生成一个类型，但是其基础类型只在运行时才能确定，那么从静态编译的泛型派生出其类型参数将非常有用，以便动态生成的类型可以从中派生。 - mark
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对于 C++ 模板来说，实现起来要容易得多，因为每次构造模板时都会对其进行重新编译。如果类型参数是引用类型，则针对所有构造，C# 泛型只需编译一次并在运行时生成相同的代码。这是一个根本性的区别；这意味着 C# 泛型必须正确地处理任何可能的构造，而 C++ 模板只需要正确地处理源代码中有限数量的实际构造。 - Eric Lippert
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好观点。但是泛型类型是开放类型。无法拥有任何开放泛型类型的实例。因此，直到实际实例化泛型类型，其实际内存布局可能仍未解决。事实上，即使在今天，聚合泛型参数类型实例的泛型类型具有不明确的内存布局，直到实例化为止。目前我还不确定是否不可能提出一组约束条件（需要新类型的约束）来使所讨论的继承工作。 - mark
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@mark已经成功地提供了一个成本清单，而你有一份收益清单。这些成本非常高昂。你正在要求对类型系统进行更改。因此，为了作为一项特性具有价值，它必须对一小部分非常重要的项目有非常惊人的收益（即是必需品，不仅仅是一个需要痛苦和P/Invoke的大障碍），或者对大量项目有惊人的收益。后者绝对不是真的；大多数程序员都不知道（并且会故意保持不知道）做这件事的任何理由，因此不会实现任何收益。 - Brian
我刚刚意识到，我在不同的基类上工作时，要输入相同的代码两次，这让我很困扰。 - Joshua
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好的，如果你不喜欢之前的答案，那么让我们换个思路。

你的问题包含了一个错误：我们需要一个 理由 来 不 实现一个功能。相反地，我们需要非常，非常好的理由来实现任何功能。功能在其前期成本、维护成本和机会成本方面都是极其昂贵的。（也就是说，你在功能X上花费的时间是你不能用来做功能Y的时间，这可能会阻止你永远做功能Z。）为了对我们的客户和利益相关者负责地提供价值，我们不能实现每个人都喜欢的所有功能。

运行时设计师无需证明他们为什么没有实现你认为特别好的功能。功能根据其成本与对用户的收益进行优先排序，而用户并没有特别强烈地要求这种继承方式。这种特定的功能会极大地改变运行时类型系统分析的工作方式，在消费泛型的每种语言中产生深远影响，并且我认为它提供的好处非常少。

我们在编译器中使用这种继承方式 -- 用C++编写 -- 生成的代码很难遵循，难以维护，也很难调试。我一直在尽力逐渐消除这样的代码。除非有极其强大的好处，否则我反对在C#中启用同样糟糕的模式。

描述那种巨大好处的任务落在了想要该功能的人身上，而不是落在了必须实现它的人身上。那么这个功能的显著好处是什么呢？

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虽然我的问题可能会导致人们这样想，但我提出这个问题的原因是，作为一名以前的C++开发者，我认为从模板参数类型继承能力是一个非常有用的功能，在某些重要的库中广泛使用，比如ATL和boost（我不确定STL是否使用它）。虽然C++模板和.NET泛型之间存在根本性的差异，但对我来说，期望.NET泛型也具备这个功能很自然。我非常惊讶地发现它们没有这个功能，因此我推测微软希望这个功能，但选择不实现它。 - mark
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无论如何，我接受挑战并尝试收集令人信服的理由，说明为什么这个功能非常重要。为此，我将开始另一个社区维基问题，并让大家提供理由。我会在发布后立即添加一个带有问题链接的评论。 - mark
为什么在.NET中我们不能像ATL那样拥有一些东西，它对于发布费率非常好，因为很少有人能够理解它 :-) - Ian Ringrose
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我们在编译器中使用这种继承方式，你不觉得我们使用它的事实说明了它的用例吗？ - user541686
@Mehrdad：好吧，某个人在过去认为这是一个好主意。不是我。我现在不记得使用场景了；上次看那段代码可能是在2009年写这个答案的时候。 - Eric Lippert
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以下是可能有用的代码示例：

public class SpecialDataRow<T> : T where T : DataRow
{
    public int SpecialFactor { get; set; }
}

这将使得可以从DataRow创建“特殊”行，还可以从任何派生自DataRow的行（如生成的类型数据集）中进行创建。
我没有看到其他编写此类的方式。
如果您想要为多个DataRow的派生类添加方法，您可以使用扩展方法。 - oɔɯǝɹ
好的观点。但是您将把这些方法添加到所有实例中，而不仅仅是那些“特殊”的实例（在我看来是个小问题）。 - maliger
组合在这里非常有效。类似这样：public class SpecialDataRow : DataRow { SpecialDataRow(DataRow wrapped) {...} public int SpecialFactor { get; set; } /正常的DataRow方法转发到wrapped/ } - Gideon Engelberth
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这是一种完全有效且可取的编写泛型派生类的方式，在许多情况下非常有帮助。通过强制指定 where T:RootClass，您可以消除其他帖子中提到的99%问题。 - Andrew Hanlon
@AndrewHanlon但是这个代码无法编译。为什么这段代码不好？我认为这是非常有用的代码。 - sorosh_sabz
@sorosh_sabz 已经过去了九年，所以我只能猜测我当时可能在谈论使用“递归”泛型类模式的情况。但很可能我还没有理解它们是如何通过“反转”泛型的使用来添加“特性”的。非常抱歉！ - Andrew Hanlon
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这会有什么用处呢？
请记住，尽管名称中含有“泛型”，但它们从未旨在支持泛型编程。
为了支持这样的功能，他们必须对CLR进行一些非常重大的更改。
您需要定义一个从编译时甚至不存在的类型派生的类。
为什么他们要费心去做这样的事情，并且在很大程度上损害他们的类型系统，只是为了添加这个功能呢？这值得吗？
如果您认为是这样，请告诉他们原因。在connect.microsoft.com上写下反馈，告诉他们为什么这个功能如此基础，必须被添加。
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在需要为大量类型提供通用的功能添加方式的情况下，这将是一个有用的特性。例如，一个类可以表现得与现有的IDisposable类完全相同，除了IDisposable具有一个“生命周期计数器”，该计数器将通过“AddUser()”方法递增并通过“Dispose”递减；只有当生命周期计数器达到零时，底层对象才会被处理。 - supercat
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C++ 模板不能与 C# 泛型进行比较。C++ 模板像宏一样被预处理，而 .NET 中的泛型由运行时处理。

不过还有其他人知道更多关于这方面的事情...

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