铸造实现接口的通用抽象类

Question

给定一个基类Coin

public class Coin { }

还有两个派生类Coin50Cent和Coin25Cent

public class Coin50 : Coin { }
public class Coin25 : Coin { }

任务是创建一个CoinMachine 的对象（用于硬币交换，例如投入 50 美分硬币返回两个 25 美分硬币），它对应于以下要求：

1. CoinMachine 必须有两个 Coin25Cent 和 Coin50cent 对象集合。

2. 集合必须派生自具有两个方法的抽象泛型类CoinStack<T>

   void Push(T item); T Pop();

3. CoinMachine 必须按以下方式工作

   CoinMachine.Push(new Coin25()); // puts 25cent in 25c stack
   CoinMachine.Push(new Coin50()); // puts 50cent in 50c stack
   CoinMachine.Pop();      // gets 50cent from 50c stack
   CoinMachine.Pop();      // gets 25cent from 25c stack
   

这是我的实现 好像我在抽象 CoinStack 类中的转换有问题。

namespace ConsoleApplication1
{
    /* Given condition */
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            CoinMachine.Push(new Coin25());
            CoinMachine.Push(new Coin50());
            CoinMachine.Pop<Coin50>();
            CoinMachine.Pop<Coin25>();
        }
    }

    public class Coin { }
    public class Coin50 : Coin { }
    public class Coin25 : Coin { }
    /* End given condition */

    public interface ICoinStack
    {
        T Pop<T>();
        void Push<T>(T item);
    }

    /* The problem within this abstract class */
    public abstract class CoinStack<T> : ICoinStack
    {
        private Queue<T> _stack = new Queue<T>();

        public T Pop<T>() { return _stack.Dequeue(); }
        public void Push<T>(T item) { _stack.Enqueue(item); }
    }

    public class CoinStack50 : CoinStack<Coin50> { }
    public class CoinStack25 : CoinStack<Coin25> { }

    public class CoinMachine
    {
        private static Dictionary<Type, ICoinStack> map;

        static CoinMachine()
        {
            map = new Dictionary<Type, ICoinStack>()
            {
                { typeof(Coin50), new CoinStack50() },
                { typeof(Coin25), new CoinStack25() }
            };
        }

        public static T Pop<T>()
        {
            var type = typeof(T);
            return map[type].Pop<T>();
        }

        public static void Push<T>(T item)
        {
            var type = typeof(T);
            map[type].Push(item);
        }
    }
}

Answer 1

您的问题是ICoinStack 具有通用方法，例如Push<T>(T item)，它基本上表示ICoinStack 的实现可以接受any 类型的item。

但是，在您的实现CoinStack<T> 中，您希望将<T> 的ICoinStack.Push<T> 限制为<T> 的CoinStack<T>。编译器应该已经给你警告了，说类型参数T和外层类型的类型参数T同名。

你必须修复你的设计，要么通过使ICoinStack 本身成为通用（如ICoinStack<T>），要么改变它的方法来接受/返回object（或者更好：Coin）而不是@987654336 @。

示例：

// accept/return Coin instead of T to keep ICoinStack
// and it's methods non-generic
public interface ICoinStack
{
   Coin Pop();
   void Push(Coin item);
}

// explicit interface implementation and the where T:Coin 
// constrain help us here to implement ICoinStack
public abstract class CoinStack<T> : ICoinStack where T:Coin
{
   private Queue<T> _stack = new Queue<T>();

   Coin ICoinStack.Pop() { return _stack.Dequeue(); }
   void ICoinStack.Push(Coin item) { _stack.Enqueue((T)item); }

   public T Pop() { return _stack.Dequeue(); }
   public void Push(T item) { _stack.Enqueue(item); }
}

// we need a cast in Pop<T>, and also the where T:Coin constrain
public class CoinMachine
{
   private static Dictionary<Type, ICoinStack> map;

   static CoinMachine()
   {
       map = new Dictionary<Type, ICoinStack>()
       {
           { typeof(Coin50), new CoinStack50() },
           { typeof(Coin25), new CoinStack25() }
       };
   }

   public static T Pop<T>() where T:Coin
   {
       var type = typeof(T);
       return (T)map[type].Pop();
   }

   public static void Push<T>(T item) where T:Coin
   {
       var type = typeof(T);
       map[type].Push(item);
   }
}

Answer 2

以下是我的解决方法：

public class Coin { }
public class Coin50 : Coin { }
public class Coin25 : Coin { }
/* End given condition */

public interface ICoinStack
{
    T Pop<T>() where T: Coin;
    void Push<T>(T item) where T: Coin;
}

/* The problem within this abstract class */
public abstract class CoinStack : ICoinStack
{
    private Queue<Coin> _stack = new Queue<Coin>();

    public TCoin Pop<TCoin>() where TCoin: Coin { return (TCoin)_stack.Dequeue(); }
    public void Push<TCoin>(TCoin item) where TCoin: Coin { _stack.Enqueue(item); }
}

public class CoinStack50 : CoinStack { }
public class CoinStack25 : CoinStack { }

public class CoinMachine
{
    private static Dictionary<Type, ICoinStack> map;

    static CoinMachine()
    {
        map = new Dictionary<Type, ICoinStack>()
        {
            { typeof(Coin50), new CoinStack50() },
            { typeof(Coin25), new CoinStack25() }
        };
    }

    public static T Pop<T>() where T: Coin
    {
        var type = typeof(T);
        return map[type].Pop<T>();
    }

    public static void Push<T>(T item) where T: Coin
    {
        var type = typeof(T);
        map[type].Push(item);
    }
}

Answer 3

解决方案是更改此代码：

public interface ICoinStack
{
    T Pop<T>();
    void Push<T>(T item);
}

到这里：

public interface ICoinStack
{
    Coin Pop();
    void Push(Coin item);
}

实现如下：

public abstract class CoinStack<T> : ICoinStack where T: Coin
{
    private Queue<T> _stack = new Queue<T>();

    public T Pop() { return _stack.Dequeue(); }
    Coin ICoinStack.Pop() {return this.Pop(); }
    public void Push(T item) { _stack.Enqueue(item); }
    void ICoinStack.Push(Coin item) { this.Push((T) item);
}

问题是您的代码允许使用具有不同 Coin 实现的单个 CoinStack 实例。当您为整个类型（整个CoinStack<T>）指定泛型时，您强制在类方法中使用相同的类型（Push 和Pop 将只接受相同的 T，而不是任何类型，还要注意他们这样做不再需要<T>。）

还要注意泛型类型约束（另请参阅我在您问题下方的评论）。这些约束确保您仅使用 Coin 类的实例调用 Push 和 Pop（与之前可以通过任何类型的代码相反），因此提高了类型安全性。

在您的CoinMachine 类中，您必须编辑Push 和Pop 方法，如下所示：

    // notice the generic constraint, as it is required now by the compiler
    public static T Pop<T>() where T: Coin 
    {
        var type = typeof(T);
        // we need a cast, as the `ICoinStack` now return `Coin`
        return (T) map[type].Pop();
    }

    public static void Push<T>(T item) where T: Coin
    {
        var type = typeof(T);
        map[type].Push(item);
    }