将C#类型转换为通用接口

Question

我正在编写一个库，用于将一堆子对象渲染到屏幕上。这个子对象是抽象的，旨在让该库的用户从这个抽象类派生他们自己的子类。

public abstract class Child : IRenderable {}

public interface IParent<T> where T : Child
{
   IEnumerable<T> Children { get; }
}

问题在于我没有IParent列表可以使用，相反，我有一堆IRenderables。库的用户应该编写类似以下的内容：

public class Car : IRenderable { }
public class Cow : IRenderable, IParent<Calf> { }
public class Calf : Child { }

// note this is just an example to get the idea
public static class App
{
   public static void main()
   {
      MyLibraryNameSpace.App app = new MyLibraryNameSpace.App();
      app.AddRenderable(new Car()); // app holds a list of IRenderables
      app.AddRenderable(new Cow());
      app.Draw(); // app draws the IRenderables
   }
}

在Draw()函数中，这个库 应该 进行强制类型转换并检查IRenderable是否也是IParent。然而，由于我不了解Calf，我不知道如何将Cow进行类型转换。

// In Draw()
foreach(var renderable in Renderables)
{
   if((parent = renderable as IParent<???>) != null) // what to do?
   {
      foreach(var child in parent.Children)
      {
          // do something to child here.
      }
   }
}

我该如何解决这个问题？这与协变泛型有关吗或者是其他什么东西（我不熟悉协变的概念）？

- Jake

Answer 1

由于IParent<T>仅返回类型为T的项，您可以使用out修饰符使其协变:

public interface IParent<out T> where T : Child
{
   IEnumerable<T> Children { get; }
}

这将使得IParent<anything>可以转化为IParent<Child>:

IParent<Child> parent = renderable as IParent<Child>; // works for Cow

请注意，只有在你仅返回类型为T的对象时，协变才有效（简单来说）。例如，一旦您向IParent接口添加一个AddChild(T)方法，协变必须被打破（=编译器将会抱怨），否则可能会编写以下不安全的代码：

IParent<Child> parent = renderable as IParent<Child>;
parent.AddChild(new Kitten()); // can't work if parent is really a Cow.

- Heinzi

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IParent<object> 不合法（它不满足 T : Child 的条件），而且它并不是真正的 超类 - 相反，它允许编译器和运行时利用协变性。 - Marc Gravell

@MarcGravell：谢谢，已修复。忽略了约束条件。 - Heinzi

感谢编辑中提供的额外解释。确实帮了很多忙。谢谢。 - Jake

Answer 2

你可以实现一个中间的非泛型接口IParent:

public interface IParent
{
    IEnumerable<Child> Children { get; }
}

public interface IParent<T> : IParent
  where T: Child
{
    IEnumerable<T> Children { get; }
}

然后在您的函数中将其转换为IParent。

- Dmitry Reznik

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在C# 4.0之前，这是我们的极限，但从C# 4.0开始，Heinzi答案中概述的方差方法通常更可取。 - Marc Gravell

Answer 3

大致意思是这样的吗？

static void draw(List<IRenderable> renderables)
{
    foreach (IRenderable render in renderables)
    {
        if (render is IParent<Child>)
        {
            foreach (Child c in ((IParent<Child>)render).Children)
            {
                //do something with C?
            }
        } 
    }
}

- Brad Mccormack