为类型T编写扩展方法；如何为 T 的字段添加类型约束？

Question

初始情况：

我正在使用专有框架（ESRI 的ArcGIS Engine）我想用一些新功能进行扩展。为此，我选择使用 C# 中的扩展方法。

下面显示的是与此问题相关的框架 API 部分：

    +------------------------+                   IGeometry
    |  IFeature <interface>  |                   <interface>
    +------------------------+                       ^
    |  +Shape: IGeometry     |                       |
    +------------------------+             +---------+---------+
                                           |                   |
                                        IPoint              IPolygon
                                        <interface>         <interface>

---

我想要做什么：

我想为 IFeature 编写一个扩展方法，该方法将允许以下操作：

IFeature featureWithPointShape   = ...,
         featureWithPolygonShape = ...;

// this should work:
featureWithPointShape.DoSomethingWithPointFeature();

// this would ideally raise a compile-time error:
featureWithPolygonShape.DoSomethingWithPointFeature();

问题在于点形状和多边形形状（IPoint 和 IPolygon）都包装在同一类型 (IFeature) 中，为此扩展方法已定义。扩展方法必须位于 IFeature 上，因为我只能从 IFeature 获取其 IGeometry，反之亦然。

---

问题：

虽然可以在运行时轻松检查 IFeature 对象的 Shape 类型（请参阅下面的代码示例），但我该如何实现这种类型检查在编译时？

public static void DoSomethingWithPointFeature(this IFeature feature)
{
    if (!(feature.Shape is IPoint))
    {
        throw new NotSupportedException("Method accepts only point features!");
    }
    ...  // (do something useful here)
}

（是否有可能为 IFeature 使用通用包装类型，例如 FeatureWithShape，在此包装类型上定义扩展方法，然后以某种方式将所有 IFeature 对象转换为此包装类型？）

Answer 1

根据定义，如果您有一个 IFeature 对象，则其 Shape 属性可以包含实现 IGeometry 的任何类型的值。如果您可以控制 IFeature 对象的实例化，那么您可以创建自己的实现 IFeature 的通用类，或者从实现 IFeature 的框架类派生一个类>IFeature 然后您可以轻松约束Shape 的类型。如果您无法控制这些对象的实例化，那么您可能会陷入运行时检查的困境。

如果您碰巧使用 .NET 4.0，那么您可以使用代码契约。如果您的扩展方法对 Shape 类型有先决条件，静态检查器会向您发出编译时警告。

Answer 2

使您的 IFeature 接口也通用：

IFeature<IPoint>
IFeature<IPolygon>

然后您可以在 IFeature 的内部类型上设置一个约束。

Answer 3

我认为您无法使用 ArcObjects 的 IFeature 接口在编译时实现此检查。

几何类型取决于加载要素的要素类的定义。直到运行时你才会知道这一点。

Answer 4

我认为添加仅适合将功能指向 IFeature 接口的扩展方法是一个糟糕的设计。 IFeature 接口由所有类型的几何图形（点、线和多边形）实现。这意味着扩展方法还应该设计为在扩展 IFeature 接口时支持所有类型的几何图形。显然情况并非如此:-)

当您必须扩展 IFeature 时，请在运行时检查形状类型，如您所写。在我看来，这是解决您问题的最佳方案。

Answer 5

有趣的问题，对我来说尤其是因为我（必须）以 ArcObjects 编程为生。

编辑，警告：这种方法不起作用。它会在运行时失败。我将把它留在这里感到羞愧。

采用 Sebastian PR Gingter 关于接口继承的建议并运行它，我定义了一个继承 IFeature< 的接口 IFeatureOf /代码>。这个新界面的唯一好处是在声明功能时添加更多信息。

但是，如果您事先知道您正在处理点要素，那么您可以将这些要素声明为 IFeatureOf 并将它们提供给需要包含点几何图形的要素的函数。

当然，您仍然可以将面要素类中的要素声明为 var notReallyAPointFeature = (IFeatureOf)myPolygonFeature;，但如果您提前知道要素类型并使用 IFeatureOF<> ; 为了限制它，如果将其提供给专门的函数，则会出现编译时错误。

下面的小例子：

using ESRI.ArcGIS.Geometry;
using ESRI.ArcGIS.Geodatabase;

class Program
{
    public interface IFeatureOf<T> : IFeature { };

    public static void AcceptsAllFeatures(IFeature feature) {
        //do something, not caring about geometry type...
        return;
    }

    public static void AcceptsOnlyPointFeatures(IFeatureOf<IPoint> pointFeature) {
        IPoint pointGeometry = (IPoint)pointFeature.Shape; //constraint guarantees this is OK
        //do something with pointGeometry
        return;
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        IFeature pointFeature = new FeatureClass(); //this is where you would read in a feature from your data set
        IFeature polylineFeature = new FeatureClass();
        var constainedPointFeature = (IFeatureOf<IPoint>)pointFeature;
        var constrainedPolylineFeature = (IFeatureOf<IPolyline>)polylineFeature;

        AcceptsAllFeatures(constainedPointFeature);             //OK
        AcceptsAllFeatures(constrainedPolylineFeature);         //OK
        AcceptsAllFeatures(pointFeature);                       //OK
        AcceptsAllFeatures(polylineFeature);                    //OK

        AcceptsOnlyPointFeatures(constainedPointFeature);       //OK

        AcceptsOnlyPointFeatures(constrainedPolylineFeature);   //Compile-time error: IFeatureOf<IPolyline> != IFeatureOf<IPoint>
        AcceptsOnlyPointFeatures(pointFeature);                 //Compile-time error: IFeature != IFeatureOf<something>
        AcceptsOnlyPointFeatures(polylineFeature);              //Compile-time error: IFeature != IFeatureOf<something>
    }
}