运算符重载多态性返回泛型集合

Question

我想重载 + 运算符以将段添加在一起以形成路径。 我已经定义了一个路径，其中 T 是分段并包含一个列表（其中自然 T 是分段）。 Segment是各种类型Segment的抽象基类，即LineSegment

我有一个重载的方法 Connected 来检查这些段是否有一个共同的端点。我想在抽象的 Segment 类中定义 2 个 Segment 的重载，然后在各自的派生类中定义不同的类型，即 Segment 和 LineSegment。

public static Path<T> operator +(Segment s1, Segment s2)
{
    if (s1.Connected(s2))
    {
        List<Segment> slist = new List<Segment>();
        slist.Add(s1);
        slist.Add(s2);
        Path<T> p = new Path<T>(slist);
        return p;
    }
    else
    {
        return null;
    }
}

@乔恩

所以本质上...

我正在尝试替换以下代码（path1 是 Path，Segments 是 List，其中 T 是 Segment）。

Path<T> path1 = new Path<T>(s1);
path1.Segments.Add(s2);

与

Path<T> path1 = s1 + s2;

问题是用的代码不能编译。

Answer 1

由于 C# 不支持泛型运算符，我认为没有简单的方法可以做到这一点。但我可以想出几种方法让它发挥作用：

1. 不要这样做。正如 Jon 所建议的那样，您始终可以返回一个 Path<Segment>，即使您添加了两个 LineSegments。我不喜欢这种“解决方案”，因为这可能意味着您必须在所有地方都使用强制转换。

2. 将运算符添加到从Segment 继承的每个类型。这意味着重复代码，但我认为这是最好的选择。例如，LineSegment 的运算符如下所示：

   public static Path<LineSegment> operator +(LineSegment s1, LineSegment s2)
   

3. 不要将两个段添加在一起，而是将它们添加到空路径中。如果这样做，最好将Path 设为不可变：

   var path = Path<LineSegment>.Empty + lineSegment1 + lineSegment2;
   

4. 使用curiously recurring template pattern的变体：

   class SegmentBase<T> where T : SegmentBase<T>
   {
       public static Path<T> operator +(SegmentBase<T> s1, SegmentBase<T> s2)
       {
           return new Path<T>(new List<T> { (T)s1, (T)s2 });
       }
   }
   
   class LineSegment : SegmentBase<LineSegment>
   { }
   

   如果你这样做，你不会有任何重复，但它感觉就像一个 hack，它可能会使你的继承层次结构复杂化很多（你不能从指定 T 的类继承）。我不喜欢这个解决方案。