未来的 C# 之覆写放宽

  • Jonathan Allen
  • Rays

2017 年 5 月 2 日

话题:.NETC#语言 & 开发

能使用协变(covariant)返回类型,这是一个在.NET 中常被请求到的特性。例如,可以使用“override Widget Clone()”覆写“virtual object Clone()”。从类型安全的角度看,这种做法完全可以接受,但是当前并不被 C# 所允许。

根据“对协变返回类型的建议”,该规则将被放宽,使得相比于基类中的方法,子类中的同一方法可以返回更具体的类型。除了上例中给出的 Clone 方法之外,这种放宽对抽象工厂和其他框架代码也会十分有用。

隐式投影(Implicit Shadowing)

在 C# 中,一种可能的实现方法是发射(Emit)两个函数。还以 Clone 方法为例,我们可以在中间语言(IL)中看到如下的方法签名(Method Signature):

override object Clonable.Clone()
public new Widget Clone()

按 HaloFour 的说法,这是可以工作的,原因在于:

在通用语言运行库(CLR,Common Language Runtime)规范中,看上去的确允许覆写具有不同的名字,并可以具有不同的可见性(Visibility)。

[…]

通过在 IL 中显式地使用“.override”语句,我能解决所有的重载决议(Overload Resolution)问题,并能使用具有不同可见性和名字的方法进行覆写。

该编译器特性可与现有的 CLR 版本无缝工作,并且旧版本的 VB 或 C# 将可以毫无问题地消费这样的类。

但是这一做法也存在着一些限制。首先,从覆写方法正常继承而来的属性是不能被拷贝到隐藏(New)方法中的。从技术上讲,编译器可以拷贝基类属性到隐藏方法上。但是这种做法存在着问题,一旦添加隐藏属性添加到基类方法,就将需要对子类进行重编译。

其次,这也会导致在使用反射(Reflection)时,难以看到隐藏方法与被覆写的基类方法之间的关联。

最后一点,这会对通过基类接口的调用方法产生性能上的影响。但是,该问题可以通过尾调用(Tail Call)及其他优化技术缓解。

属性

在 C# 中,另一种可能的实现方法是使用新属性。如果编译器能识别该属性,则会针对更具体的类型自动添加强制转换(Cast)。

该方法的一个缺点在于,如果新属性不能被语言所理解,就不能使用该方法。当然,新属性也必须添加到基础类库(BLC,Base Class Library)中,这意味着它不会在所有的平台上立刻可用。

另一个缺点是,它可能会在处理结构体时引入不必要的装箱(Boxing)操作。继续以上面的 Clone 方法为例,编译器将必须装箱一个 WidgerStruct 结构体,然后立刻将其强制转换为一个正常的 WidgetStruct 结构体。

投影和覆写的放宽

另一种替代做法是放宽对投影的限制规则。当前,一个方法是不允许同时被投影和覆写的。但是,考虑到 CLR 是支持这种做法的,C# 只是允许显式地编写如下代码:

class Widget : Cloneable
{
    public override Cloneable Clone()
    {
        return this.Clone();
    }
    public new Widget Clone()
    {
        return [...];
    }
}

根据隐式投影的建议,这将依赖编译器去重命名重载方法。

时间表

需要指出的是,大部分该特性相关的讨论出现于 2015 年上半年,即两年之前。但是该建议是在今年二月份才正式写完,因此尚未采取任何行动,或者说尚未公开采取任何行动。

查看英文原文: C# Futures: Relaxed Overrides

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