如何在C#的子类中重写方法并返回子类型？

Question

我有一个子类，其中包含一个重载的方法，我知道该方法始终返回在基类中声明的返回类型的特定子类型。如果我按照这种方式编写代码，它将无法编译。由于这可能没有意义，因此让我举一个代码示例：

class BaseReturnType { }
class DerivedReturnType : BaseReturnType { }

abstract class BaseClass {
    public abstract BaseReturnType PolymorphicMethod();
}

class DerivedClass : BaseClass {
    // Compile Error: return type must be 'BaseReturnType' to match 
    // overridden member 'BaseClass.PolymorphicMethod()'
    public override DerivedReturnType PolymorphicMethod() { 
        return new DerivedReturnType(); 
    }
}

有没有办法在C#中实现这一点？如果没有，那么实现类似功能的最佳方式是什么？为什么不允许这样做？它似乎不会导致任何逻辑不一致，因为从重载方法返回的任何对象仍然是。也许我还没有考虑到某些事情。或者也许原因是技术或历史原因。

- recursive

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我已将编译器错误作为注释包含在内。 - recursive

Answer 1

很遗憾，C#不支持方法重写中的协变返回类型（以及逆变参数类型）。如果您正在实现接口，则可以使用“弱”版本显式实现它，并提供具有更强约束的公共版本。对于父类的简单重写，恐怕您没有这种奢侈品:( Marc提出了一个合理的解决方案 - 尽管它非常丑陋，而且方法隐藏通常会影响可读性。请原谅，Marc;) 我认为这实际上是CLR的限制，而不仅仅是语言限制 - 但我可能错了。 （作为历史事实，Java（语言）在1.5之前也有相同的限制 - 但它同时获得了协变和泛型。）

- Jon Skeet

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不要误会 ;-p，然而需要注意的是，这正是许多.NET BCL所使用的模式 - 例如，DbConnection具有CreateCommand，它通过“protected abstract” CreateDbCommand进行了包装。 - Marc Gravell

请参考Eric Lippert的评论，了解为什么C#不支持此功能。https://dev59.com/wXM_5IYBdhLWcg3wlEFH#1320710 - Ben Lings

Answer 2

如果您不介意，您可以使类变成通用类：

您可以使类成为通用类，如果这并不影响您：

    class BaseReturnType { }
    class DerivedReturnType : BaseReturnType { }

    abstract class BaseClass<T> where T : BaseReturnType
    {
        public abstract T PolymorphicMethod();
    }

    class DerivedClass : BaseClass<DerivedReturnType>
    {
        // Error: return type must be 'BaseReturnType' to match 
        // overridden member 'BaseClass.PolymorphicMethod()'
        public override DerivedReturnType PolymorphicMethod()
        {
            return new DerivedReturnType();
        }
    }

- Stormenet

Answer 3

如果你想要覆盖一个方法但无法使用override和new在同一类型中同时命名，你可以通过引入一个额外的方法来实现：

abstract class BaseClass
{
    public BaseReturnType PolymorphicMethod()
    { return PolymorphicMethodCore();}

    protected abstract BaseReturnType PolymorphicMethodCore();
}

class DerivedClass : BaseClass
{
    protected override BaseReturnType PolymorphicMethodCore()
    { return PolymorphicMethod(); }

    public new DerivedReturnType PolymorphicMethod()
    { return new DerivedReturnType(); }
}

现在你在每个级别上都有一个具有正确类型的PolymorphicMethod方法。

- Marc Gravell

Answer 4

泛型不一定是解决问题的方法。特别是，Derived 的 type 不被认为是 Base 的 type。

首先，在派生类中添加一个新方法，该方法将返回正确类型的值。其次，将重写方法标记为不可重写，并让它委托给您的新方法。

就这样，您已经解决了问题。子类将无法重新扩展类型，因为它们必须重写您的新方法。

如果代码不正确，请见谅；我习惯使用 VB.net。

abstract class C1 {
    public abstract IEnumerable<Byte> F1();
}
class C2 : C1 {
    public sealed override IEnumerable<Byte> F1() {
        Return F2();
    }
    public overridable IList<Byte> F2() {
        Return {1, 2, 3, 4};
    }
}

- Strilanc

Answer 5

class BaseReturnType { }
class DerivedReturnType : BaseReturnType { }

abstract class BaseClass {
    public abstract BaseReturnType PolymorphicMethod();
}

class DerivedClass : BaseClass {
    // Error: return type must be 'BaseReturnType' to match 
    // overridden member 'BaseClass.PolymorphicMethod()'
    public override BaseReturnType PolymorphicMethod() { 
        return new DerivedReturnType(); 
    }
}

这应该可以工作

- anand

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我认为OP希望该方法被声明为DerivedReturnType，而不仅仅返回一个。 - Marc Gravell

我知道这是可能的，但如果你想将其用作DerivedReturnType，则需要强制转换(new DerivedClass()).PolymorphicMethod()。那可能是我最终要做的事情，但如果可以避免强制转换，我不喜欢使用它。 - recursive

他可以将返回值转换为Derived类型并在需要的地方使用。 - anand

@anand：是的，但那很痛苦，而且需要在执行时进行检查，而我们应该能够解释它在编译时是有效的。 - Jon Skeet

Answer 6

将派生类中的方法签名更改为：

 public override BaseReturnType PolymorphicMethod() 
 {
    return new DerivedReturnType();     
 }

C#不支持变体返回类型。您可以查看此帖子以了解使用泛型实现此操作的方法...http://srtsolutions.com/blogs/billwagner/archive/2005/06/17/covaraint-return-types-in-c.aspx

以下是在您的模型中使用泛型的示例：

public class BaseReturnType
{
}
public class DerivedReturnType : BaseReturnType
{
}

public abstract class BaseClass<T> where T : BaseReturnType
{
    public abstract T PolymorphicMethod();

}

public class DerviedClass : BaseClass<DerivedReturnType>
{
    public override DerivedReturnType PolymorphicMethod()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

- Josh

Answer 7

在我看来，你需要返回一个接口，而不是一个基类。

- Greg Hurlman

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首先，这并不总是适用的；其次，即使适用也可能没有帮助 —— 你可能想指示你正在返回 ISpecificInterface 的实现，而基类声称将返回 IGeneralInterface。 - Jon Skeet