递归泛型类型

Question

在C#中是否可以定义一个引用自身的泛型类型？

例如，我想定义一个Dictionary<>，它将其类型作为TValue（用于层次结构）。

Dictionary<string, Dictionary<string, Dictionary<string, [...]>>>

- chris

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不，这是不可能的。您能更具体地说明您想要实现什么吗？ - Darin Dimitrov

lol Earwicker，你得承认这很奇怪；）...我也觉得它（直接地）没有。 - eglasius

我认为人们会感到困惑，因为一个类不能从自身继承（显然，否则它一旦有任何字段就会具有无限大小），也不能从类型参数继承，但是类的自身名称和类型参数可以出现在泛型基类的类型参数中。 - Daniel Earwicker

Answer 1

尝试:

class StringToDictionary : Dictionary<string, StringToDictionary> { }

然后你可以写：

var stuff = new StringToDictionary
        {
            { "Fruit", new StringToDictionary
                {
                    { "Apple", null },
                    { "Banana", null },
                    { "Lemon", new StringToDictionary { { "Sharp", null } } }
                }
            },
        };

递归的一般原则是：找到一种方式，给递归模式取一个名字，这样它就可以通过名称引用自身。

- Earwicker

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你的代码要求泛型类型可被子类化，否则我们可以使用 using 定义别名，但不幸的是，你不能在开放式泛型类型中使用 using，这也意味着我们无法定义开放式泛型类型的 Curried 或部分应用。这是 C# 的一个令人烦恼的限制。 - Dai

Answer 2

另一个例子是通用树

public class Tree<TDerived> where TDerived : Tree<TDerived>
{
    public TDerived Parent { get; private set; }
    public List<TDerived> Children { get; private set; }
    public Tree(TDerived parent)
    {
        this.Parent = parent;
        this.Children = new List<TDerived>();
        if(parent!=null) { parent.Children.Add(this); }
    }
    public bool IsRoot { get { return Parent == null; } }
    public bool IsLeaf { get { return Children.Count==0; } }
}

现在开始使用它

public class CoordSys : Tree<CoordSys>
{
    CoordSys() : base(null) { }
    CoordSys(CoordSys parent) : base(parent) { }
    public double LocalPosition { get; set; }
    public double GlobalPosition { get { return IsRoot?LocalPosition:Parent.GlobalPosition+LocalPosition; } }
    public static CoordSys NewRootCoordinate() { return new CoordSys(); }
    public CoordSys NewChildCoordinate(double localPos)
    {
        return new CoordSys(this) { LocalPosition = localPos };
    }
}

static void Main() 
{
    // Make a coordinate tree:
    //
    //                  +--[C:50] 
    // [A:0]---[B:100]--+         
    //                  +--[D:80] 
    //

    var A=CoordSys.NewRootCoordinate();
    var B=A.NewChildCoordinate(100);
    var C=B.NewChildCoordinate(50);
    var D=B.NewChildCoordinate(80);

    Debug.WriteLine(C.GlobalPosition); // 100+50 = 150
    Debug.WriteLine(D.GlobalPosition); // 100+80 = 180
}

请注意，您不能直接实例化Tree<TDerived>。 它必须是树中节点类的基类。考虑使用class Node：Tree<Node> { }。

- John Alexiou

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我不太理解这段代码片段。如果您将使用“Tree<TDerived>”的派生类型，为什么还要在“Tree<TDerived> where TDerived: Tree<TDerived>”中添加约束条件？在您的主代码中，您只使用派生类，那么“Tree<TDerived>”声明中的“where”约束条件有什么用途呢？ - John P

为确保继承类型在实现基本属性时返回正确的类型，例如TDerived Parent { get; }，可以自动满足而无需在派生类中显式声明CoordSys Parent { get; }。重要的是所有未出现的代码。 - John Alexiou

@JohnP - 在我的例子中，它说一个CoordSys是一个Tree<CoordSys>。类型是数据结构和数据本身，而不是有一个Node<T>作为数据结构和T作为数据。使用递归泛型类型简化了很多代码，并且泛型约束赋予了T比object更强大的能力，使其自我感知其方法和属性。 - John Alexiou

我理解递归的CoordSys : Tree<CoordSys>声明及其功能——这是一种相当不错的方式，可以确保某种类型的“自我”引用，因此对于包含自己类型对象引用/指针的各种链接列表/结构的声明非常有用。而泛型的Tree<CoordSys>则声明了这些引用应该是什么。但如果在你的代码中删除了Tree<TDerived>声明中的where TDerived : Tree<TDerived>，会出现什么问题？没有它的话，一切都能完美地工作吗？ - John P

我可以看出，在public class Tree<TDerived> where TDerived : Tree<TDerived>中的where可能很有用，例如，如果我们想要声明一些其他的SpecialList<Tderived> : Tree<TDerived>类 - Tree<TDerived>类中的where将确保我们只能使用继承自Tree<TDerived>的类型TDerived来使用SpecialList。但在您的示例中，这种情况并没有发生，也没有任何地方实例化Tree<TDerived>，因此我不明白where如何改变任何功能或确保任何行为。 - John P