c# - 为什么私有(private)虚拟方法在 C# 中是非法的？

Question

来自 C++ 背景，这让我感到惊讶。在 C++ 中，将虚函数设为私有(private)是一种很好的做法。来自 http://www.gotw.ca/publications/mill18.htm :“指南#2:更喜欢将虚拟函数设为私有(private)。”
我还引用了 Eric Lippert 的博客，来自 Knights-knaves-protected-and-internal :

Private virtual methods are illegal in C#, which irks me to no end. Iwould totally use that feature if we had it.

我知道在 C# 中，您将无法覆盖派生(但不是嵌套)类中的私有(private)虚拟方法。为什么会这样？在 C++ 中，访问说明符与您是否可以覆盖函数无关。

Answer 1

我注意到这里有两个问题。将来您可能会考虑发布两个问题，而不是将两个问题合二为一。当您将这样的问题结合起来时，通常只会出现第一个问题的答案。

第一个问题是“为什么私有(private)虚拟方法在 C# 中是非法的？”

以下是反对“私有(private)虚拟方法”功能的论据:

private virtual 仅在您具有嵌套派生类时才有用。这是一种有用的模式，但远不如非嵌套派生类情况常见。

如果您希望限制在非嵌套​​派生类中覆盖方法的能力，那么您可以通过限制非嵌套类从基类派生的能力来实现；将所有基类构造函数设为私有(private)。因此，不需要私有(private)虚拟来防止覆盖； protected virtual 就足够了，因为只会嵌套派生类。

如果您希望限制在非嵌套​​派生类中调用方法的能力，那么您可以将该方法设为内部虚拟，然后告诉您的同事不要使用该方法。编译器不强制执行这一点很令人恼火，但是编译器也没有对应该如何使用方法强制执行任何其他语义约束；获得正确的语义是你的事，而不是编译器的事，你必须通过适当的代码审查来强制执行。因此，不需要私有(private)虚拟来阻止调用；内部虚拟加上代码审查就足够了。

可以使用现有部件实现此模式:

abstract class C
{
    private int CF() { whatever; }
    private Func<int> f;
    public C() { f = CF; } 
    private int F() { return f(); }
    private class D : C
    {
        private int DF() { whatever; }
        public D() { f = DF; }
    }

现在我有一个方法 F，它实际上是虚拟的，但只能被派生的嵌套类“覆盖”。

由于在每种情况下 protected 、内部或 protected 内部都可以解决问题，因此不需要私有(private)虚拟。这几乎从来都不是正确的做法，因为您必须已经 promise 使用嵌套派生类模式。因此，该语言使其成为非法。

的论据是:

在实际代码中，有时我希望虚拟方法成为类的私有(private)实现细节，我希望通过非嵌套内部类和嵌套内部类来扩展该类。必须强制执行不由我的同事调用内部方法的不变性是令人烦恼的；我希望编译器能够强制执行这一点，而不必像制作委托(delegate)类型的字段等那样疯狂地跳槽。

此外，还有简单的一致性和正交性问题。两个应该独立的东西——可访问性和虚拟性——却不必要地相互影响，这似乎很奇怪。

反对该功能的论据非常强烈。的论据非常薄弱。因此，没有这样的功能。我个人非常喜欢它，但我完全理解为什么设计团队从未接受过我。这不值得付出代价，而且我不想发布更好的功能，因为我们将预算花在了一项几乎没有人受益的功能上。

第二个问题是“为什么在 C# 中不能覆盖派生的非嵌套类中的私有(private)虚拟方法？”

有几个原因。

因为你只能覆盖你能看到的。私有(private)方法是基类的私有(private)实现细节，不能访问。

因为允许这样做会带来严重的安全隐患。请记住，在 C++ 中，您几乎总是一次将代码编译到应用程序中。你拥有一切的源代码；大多数时候，从 C++ 的角度来看，一切本质上都是“内部的”。在 C# 中，情况完全不是这样。第三方程序集可以轻松地从库中获取公共(public)类型，并为这些类生成新的扩展，然后可以无缝地代替基类的实例使用这些扩展。由于虚方法有效地改变了类的行为，任何出于安全原因依赖于该类不变量的代码都需要仔细设计，以便它们不依赖于基类保证的不变量。限制虚拟方法的可访问性有助于确保维护这些方法的不变量。

因为允许它提供了另一种形式的脆弱基类问题。 C# 经过精心设计，与其他 OO 语言相比，不易受到脆弱基类问题的影响。如果一个不可访问的虚方法可以在派生类中被覆盖，那么基类的私有(private)实现细节如果被改变就会变成一个破坏性的变化。基类的提供者应该可以自由地改变它们的内部细节，而不必担心他们破坏了依赖于它们的派生类；理想情况下，当实现细节发生变化时，只需要维护一个类型的公共(public)、记录的接口(interface)。