使用派生类型和相同名称覆盖属性（C#）

Question

我试图覆盖基类中具有相同名称的属性，但使用不同的派生类型。我认为可以通过协变或泛型实现，但不确定如何做到。以下代码会出错：“错误1 'Sun.Cache'：类型必须是'OuterSpace.Cache'才能匹配重写的成员'OuterSpace.Cache'”。

public class OuterSpace {
    public virtual OuterSpaceData Data {get; set;}
    public virtual OuterSpaceAnalysis Analysis {get; set;}
    public virtual OuterSpaceCache Cache {get; set;}


    public class OuterSpaceData {
        //Lots of basic Data Extraction routines eg
        public virtual GetData();
    }
    public class OuterSpaceAnalysis {
        //Lots of Generic Analysis on Data routines eg
        public virtual GetMean();
    }
    public class OuterSpaceCache {
        //Lots of Caches of Past Analysis Results:
        public Dictionary<AnalysisType, List<Result>> ResultCache;
    }
}

public class Sun : OuterSpace {
    public override SunData Data {get; set;}
    public override SunAnalysis Analysis {get; set;}
    public override SunCache Cache {get; set;}

    public SunData : OuterSpaceData {
        //Routines to specific get data from the sun eg
        public override GetData();
    }

    public SunAnalysis : OuterSpaceAnalysis {
        //Routines specific to analyse the sun: eg
        public double ReadTemperature();
    }
    public SunCache : OuterSpaceCache {
        //Any data cache's specific to Sun's Analysis
        public Dictionary<AnalysisType, List<Result>> TempCache;
    }
}

public class Moon : OuterSpace {} etc.

最终结果是，当我访问Sun对象的“Data”属性时，我不希望有两个数据对象（继承和基类），但是当我尝试覆盖属性时，它要求Sun变量与基类相同类型。例如：

Sun EarthSun = new Sun()
EarthSun.Analyse()  //The OuterSpace Analysis Saves results to Sun Cache:

//Now try use the result:
EarthSun.Cache[0]...

与此类似，但使用派生类型而不是字符串数组：

C#成员变量被基类方法覆盖

这个答案对我来说没有什么意义：

如何在C++中继承后覆盖基类成员

或许这意味着它根本不可能?

我能用派生类型重写吗？

帮帮忙！:) 有什么解决办法吗？

- JaredBroad

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略微偏题，但说太阳是一种外层空间有意义吗？这里的一些尴尬可能来自使用继承，而简单的结构就足够了。 - Dan Bryant

我欢迎建议。这是一个问题的演示伪代码，实际项目非常庞大，我只是在尝试为未来做计划。 - JaredBroad

仅从您提供的样本结构中很难说。主要考虑的是您如何实际使用这些类。特别是，缓存、分析和数据类有什么使它们作为基类访问有益的特点？您有一个协调分析的类，但对于每种类型的分析，协调似乎也不同；这提示我可能需要进一步调查隐藏的责任。如果您还没有通用结构的用例，我建议避免使用它；YAGNI。 - Dan Bryant

嘿：我有30-40个复杂算法，它们访问标准化的“OuterSpace”类 - 其中时间序列数据根据基础（DateTime-Value）存储。但例如太阳类型（有许多不同的太阳）; 您还有其他数据+其他算法。可以使用基类算法（访问基类存储变量）完成90％的分析，但10％的Sun-Algorithms位于SunAnalysis Class中。通过简单地继承基类，我可以轻松访问它们的算法和数据。 - JaredBroad

听起来你绝对需要可扩展性，因此这只是一个结构的问题。 我个人的第一印象是继承和相关的耦合有点难以理解，可能有更好的方法将组件分离开来以使其相互隔离。 你可以问自己一个问题，是否可以独立测试逻辑的某个部分（例如“额外”逻辑）而不受其他逻辑的影响。 这可能会引导你找到自然的拆分点并减少耦合。 - Dan Bryant

Answer 1

按照你的想法，这是不可能的。

你可以创建一个同名的“新”属性：

public new SunData Data
{
  get { return (SunData) base.Data; }
  set { base.Data = value; }
}

虽然不完全相同，但这可能是你能得到的最接近的。

另一个可能的方法是：

public SunData SunData { get; set; }

public override OuterSpaceData Data
{
  get { return SunData; }
  set { SunData = (SunData)value; }
}

这种方法的优点是可以保证将任何不是SunData的内容放入Data属性中是不可能的。缺点是，您的Data属性没有强类型，并且如果您想要静态地对其进行类型设置为SunData，则必须使用SunData属性。

有一种丑陋的方式可以同时获得“两全其美”的效果，但代价是编写代码令人困惑并且在以后难以理解 - 通过引入一个派生中间类，在基类Data属性上执行“sealed override”，然后将其重定向到一个具有新名称的受保护属性，再由最终派生类添加一个“new”Data属性，然后调用中间属性。虽然我曾经这样做过，但它真的是一个丑陋的黑科技，所以即使我已经这样做了，我也不会推荐这样做。

- Stuart

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正如您可能已经知道的那样，“new”属性方法在将对象转换为基类时可能会产生不良副作用。 - kbrimington

谢谢，我还不太清楚：这是否解决了SunCache为空的问题，因为Analysis正在将结果保存到Base类中？那么SunCache中的额外变量呢？它们会丢失吗？ - JaredBroad

另外，请注意在您的第二种方法中，数据是强类型的；我们只是缺乏对属性调用的编译时类型检查。 - kbrimington

@kbrimington - 实际上，我实现“new”属性方法的方式是安全的，因为当对象转换为基类时，它仍然使用底层的“Data”属性作为其存储。@JaredBroad：我不确定我理解问题-保存的对象是具有所有额外字段和属性的SunData对象。除非您通过将其替换为“new OuterSpaceWhatever()”而积极丢弃该额外信息，否则您会没问题-第二种方法可以防止这种情况发生。如果这是C++代码，则可能会因为“切片”而丢失数据，但在C#中不会。 - Stuart

@Stuart，很抱歉，但“新”的实现并不“安全”。看看这段代码：OuterSpace sun = new Sun(); //这将编译，因为它使用了基类属性 sun.Data = new OuterSpaceData(); //这将编译，因为它使用了Sun的属性 //然而，它将导致运行时转换错误 SunData data = ((Sun)sun).Data; - Rune FS

Answer 2

尝试使用泛型进行操作。下面的类为OuterSpace提供了一个通用的基类，并对其参数施加了约束，以强制执行属性类型的继承规则。出于清晰起见，我省略了小类型中的方法。

public class OuterSpace<TData, TAnalysis, TCache>
    where TData : OuterSpaceData
    where TAnalysis : OuterSpaceAnalysis
    where TCache : OuterSpaceCache
{
    public virtual TData Data { get; set; }
    public virtual TAnalysis Analysis { get; set; }
    public virtual TCache Cache { get; set; }
}
public class OuterSpaceData { }
public class OuterSpaceAnalysis { }
public class OuterSpaceCache { }

public class Sun : OuterSpace<SunData, SunAnalysis, SunCache>
{
    public override SunData Data { get; set; }
    public override SunAnalysis Analysis { get; set; }
    public override SunCache Cache { get; set; }
}
public class SunData : OuterSpaceData { }
public class SunAnalysis : OuterSpaceAnalysis { }
public class SunCache : OuterSpaceCache { }

这种方法的吸引力在于它允许您返回强类型属性，并对这些属性的类型强制执行基本继承约束。这些方法是完全可重写的；然而，请注意，为了避免与基类实现的转换问题，可能需要覆盖重写。

- kbrimington

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这看起来很漂亮，也许它能够工作，但是我尝试实现后，它变得非常混乱。程序实际上有50-100k长，不得不重新输入每个“OuterSpace”让我有点害怕 :) 谢谢。 - JaredBroad

@Jared：感谢您的回复。这很漂亮，而且确实有效；但是，您可能会发现使用@stuart的方法（第二种方法--尽可能避免new成员声明）并在必要时使用类型转换来获取专门的方法是足够的（例如：var data = mySunDataObject.Data as SunData;）。 - kbrimington

@Jared：还要注意的是，Sun类中的三个重写只有在你打算在getter和setter上有不同的行为时才是必需的。对于像我在示例中所示的普通空getter和setter，您可以删除这些重写并获得相同的效果。 - kbrimington

谢谢，它们最初只是变量，但读到某个地方说你不能重写成员变量？ - JaredBroad

@Jared：没错。虽然有些人认为空的getter-setter属性和公共字段之间没有太大区别，但至少属性可以是虚拟/可重写的。如果基类无法知道属性（或字段）的类型，则泛型提供了灵活性，并提供了优越的编译时类型检查；但是，正如您所观察到的那样，维护复杂的泛型类型结构可能具有挑战性。想象一个名为MyBaseClass<TProp1, TProp2, TProp3, TProp4,...>的类型。显然，过度抽象的类是不可取的。知道这是可能的是好事。 - kbrimington

Answer 3

如果你正在寻找协方差路线，类似这样的代码应该可以解决问题：

public class OuterSpace<TCacheType> where TCacheType : OuterSpaceCache {
    public virtual OuterSpaceData Data {get; set;}
    public virtual OuterSpaceAnalysis Analysis {get; set;}
    public virtual TCacheType Cache {get; set;}


    public class OuterSpaceData {
        //Lots of basic Data Extraction routines eg
        public virtual GetData();
    }
    public class OuterSpaceAnalysis {
        //Lots of Generic Analysis on Data routines eg
        public virtual GetMean();
    }
    public class OuterSpaceCache {
        //Lots of Caches of Past Analysis Results:
        public Dictionary<AnalysisType, List<Result>> ResultCache;
    }
}

public class Sun : OuterSpace<SunCache> {
    public override SunData Data {get; set;}
    public override SunAnalysis Analysis {get; set;}

    public SunData : OuterSpaceData {
        //Routines to specific get data from the sun eg
        public override GetData();
    }

    public SunAnalysis : OuterSpaceAnalysis {
        //Routines specific to analyse the sun: eg
        public double ReadTemperature();
    }
    public SunCache : OuterSpaceCache {
        //Any data cache's specific to Sun's Analysis
        public Dictionary<AnalysisType, List<Result>> TempCache;
    }
}

提醒一下，这是未编译的代码，我可能完全错误 :) 但这是我认为你想要的尝试...

哦，而且我认为这是一个仅适用于 .Net 4.0 的解决方案，我不认为你可以在早期版本中实现协变性...

- CubanX

Answer 4

关于泛型不确定，但是你可以通过简单的多态性实现有限的效果（假设SunData继承自Data等）

public class Sun : OuterSpace 
{
  void SomeInitializationMethod()
  {
    Data = new SunData();
    Analysis = new SunAnalysis(); // etc
  }

    }

// You could also make casting simpler with a generic method on the base
public T GetData<T>()
{
  if (Data is T)
  {
    return Data as T;
  }
  return null;
};

- StuartLC

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谢谢，最初有类似的东西，但是尽可能避免在代码中散布转换。至少通过选择的答案，转换是集中的.. :\ - JaredBroad

Answer 5

如果SunData与Outerspace Data（继承自）是赋值兼容的，那么您无需修改OuterSpaceData的类型。

- Conrad Frix

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我需要访问SunCache / SunAnalysis特定的变量/方法（最好不用每次使用它们时都进行强制转换）。这难道不意味着类型需要正确设置吗？ - JaredBroad

@JaredBroad，你的意思是你有一个设计上的问题。你确信“从不”（也就是非常非常少）需要向下转型。看起来你正在为功能而派生类，请查看策略模式，并将通用逻辑/功能放在单独的类中并注入这些类型的对象。 - Rune FS

感谢您的建议，我觉得界面也可能有所帮助。等有时间了我会尝试一下。http://en.wikipedia.org/wiki/Strategy_pattern#C.23 - JaredBroad