c# - 派生类虚函数的编译时安全性？

Question

我有这段代码，问题在代码下面:

public class MainProgram
{
    public static void Main()
    {
        List<Animal> Animals = new List<Animal>();
        Animals.Add(new Dog());
        Animals.Add(new Poodle());
        Animals.Add(new Poodle());
        Animals.Add(new Beagle());
        Animals.Add(new Cat());

        Bark[] JustTheBarks = Dog.GetBarkList(Animals);
        foreach (Bark B in JustTheBarks)
        {
            Console.WriteLine(B.ToString());
        }
    }
}

abstract class Animal
{
    public abstract Noise GetNoise();
}

class Dog : Animal
{
    public override Noise GetNoise() 
    {
        return new Bark("bark");
    }

    public static Bark[] GetBarkList(List<Animal> List)
    {
        return List
            .OfType<Dog>()
            .Select(r => r.GetNoise())
            .Cast<Bark>()
            .ToArray();
    }
}

class Beagle : Dog
{
    public override Noise GetNoise()
    {
        return new Woof("woof", 7);
    }
}

class Poodle : Dog
{
    public override Noise GetNoise()
    {
        return new Purr();
    }
}

class Cat : Animal
{
    public override Noise GetNoise()
    {
        throw new NotImplementedException();
    }
}

class Noise
{
}

class Bark : Noise
{
    protected string Text;
    public Bark(string Text)
    {
        this.Text = Text;
    }

    public override string ToString()
    {
        return $"{Text}";
    }
}


class Woof : Bark
{
    protected int Pitch;

    public Woof(string Text, int Pitch) : base(Text)
    {
        this.Pitch = Pitch;
    }
    public override string ToString()
    {
        return $"{Text}->{Pitch}";
    }
}

class Purr : Noise { }

在纯文本中，Animals and Noises，每只动物返回自己类型的噪音，噪音对应于动物类别，尽管有时动物可能会根据某些变量返回不同的噪音(但对于狗来说，只有某种形式的吠声).

这段代码当然会崩溃。 Poodle 返回一个 Purr()，它“应该”返回 Bark 类型的东西。我有抽象函数 GetNoise()，它只返回一个噪声。我想要/需要的是写

class Dog
{
    public override Bark GetNoise();
}

但是这是不允许的，返回类型必须相同。我不想在每个 Dog 类等中编写第二层 GetBark() 函数。

我想要的是重写这个，这样就没有转换，并且从 Dog 派生的所有东西都被迫在它的 GetNoise() 函数中返回一个 Bark，这样我就可以安全地写:

Bark B = Dog.GetNoise();

Answer 1

Scott Chamberlain 的回答是完全有道理的；我想添加两点。

首先，您想要的功能称为“虚拟方法协变”。它受 C++ 支持，但不受 C# 支持。自 C# 早期以来，它一直是一个相当频繁请求的功能，但从未实现过，因为坦率地说，它不是一个很好的功能:

• 虽然在简单场景中是类型安全的，但它在更复杂的版本化场景中引入了新型的脆弱基类故障
• CLR 本身不支持它，因此编译器必须生成效率不高的辅助方法
• 您可以通过自己实现辅助方法来模拟该功能

如果您需要它，请在 Roslyn github 论坛上为它提倡。你不会是唯一一个。

其次，你可能会考虑在Scott的解决方案之外实现

public new virtual Bark GetNoise() => GetBark();

正如您所注意到的，您不能用任何与签名和返回类型不完全匹配的方法来填充现有的虚方法槽。但是您当然可以引入具有不同返回类型的新虚拟插槽。