c# - 具有泛型类型约束的泛型方法的尴尬语法

Question

我正在尝试创建一个测量单位类库。

我目前拥有的是:

public abstract class UnitBase
{
    protected double unitValue;
    protected readonly double toSiFactor;
    //more stuff goes here
}

//Meters, feet, miles etc will derive from this
public class LengthUnit : UnitBase
{
    //various methods and operator overloading

    //Among others there is To<> for conversions, not really needed
    //to understand the problem but relevant.
    public L To<L>() where L : LengthUnit, new()
    {
        L converted = new L();
        converted.FromSi(ToSi());  //ToSi() and FromSi() are in UnitBase, omitted for brevity
        return converted;
    }
}

//Seconds Hours etc will derive from this
public class TimeUnit : UnitBase
{
    //Add() Subtract methods and various operator overloading
}

到目前为止一切顺利。但是现在我想创建复杂的单位类型，例如速度。所以这里是:

public class SpeedUnit<S, T> : UnitBase
    where S : LengthUnit, new()
    where T : TimeUnit, new()
{
    //=======================
    //HERE IS THE AWKWARDNESS
    //=======================
    public U To<U, S1, T1>()
        where U : SpeedUnit<S1, T1>, new()
        where S1 : LengthUnit, new()
        where T1 : TimeUnit, new()
    {
        U converted = new U();
        converted.FromSi(ToSi());
        return converted;
    }
}

public class Knots : SpeedUnit<NauticalMiles, Hours>
{
    //omitted code
}

public class FeetPerMinute : SpeedUnit<Feet, Minutes>
{
    //omitted code
}

所以这是我的问题:假设你有 Knots 并且你想将它们转换为 FeetPerMinute .理想的情况是:

Knots kts = new Knots(20);
FeetPerMinute = kts.To<FeetPerMinute>();

相反，我必须这样做:

FeetPerMinute = kts.To<FeetPerMinute, Feet, Minutes>();

这有点尴尬，当涉及到更复杂的类型(例如力)时，情况会变得更糟。 To()将是这样的:

Newtons n = someForce.To<Newtons, Kilograms, Meters, Seconds>()

如果你错误地使用了加速类型，甚至更糟:

Newtons n = someForce.To<Newtons, Kilograms, Acceleration<Meters, Seconds>, Meters, Seconds>()

不是很方便，特别是如果您考虑的是简单性。 所以我的问题是:

• 有什么方法可以实现吗？ (除了从 SpeedUnit 中删除通用参数)
• 为什么臭名昭著的编译器类型推断无法发现 Meters和 Seconds已经存在于 MetersPerSecond 中？

Answer 1

简短的回答是 C# 不允许从其他泛型类型推断泛型类型，只能从参数中推断。您也可以说泛型类型限制对此的表达力不够。

但是，我真的不明白为什么您甚至将不同的单位表示为不同的类别？我个人的建议是为每个物理维度使用结构——而不是单元。所以，有一个这样的结构:

public struct Length {
    public static Length FromMeters(double meters) {
        // ...
    }

    public double InMiles() { ... }

    // operator overloads
}

这样你就不会遇到泛型的任何问题，甚至不会对运行时产生影响，但仍然有编译时支持。

假设您有结构Length、Time 和Speed，那么您可以轻松地重载允许您划分Length 的运算符 Time 并得到 Speed 作为结果。然后，您可以通过一种方法(速度)以您喜欢的任何单位查询速度值，例如InMilesPerSecond 返回 double 值。

编辑: 我想你最初想法中的真正问题是错误抽象的问题。特别是，速度不是(在同一性意义上)长度除以时间，尽管您可以用这种方式表达。这是细微的差别。例如，您可以表示 1W = 1Nm 或 1W = 1VA。因此，您不应该为 PowerType, Length> 建模，因为这不是功率的标识，而只是一种计算方式。