c# - 需要帮助使用继承来接受有限状态机中的派生类型参数

Question

我刚刚开始尝试使用一些抽象类和继承来编写一个有限状态机，其中状态和状态机可以被继承，以便该框架可以用于不同类型的 AI。

问题是继承的类一直期待其参数的基类型，不接受派生类型，我不确定我是在以错误的方式处理它还是只是以错误的方式编码。 (据我了解，我正在尝试实现 Liskov Substitution Principle )

基本代码:

public abstract class State {
    public abstract void BeginState(StateMachine stateMachine);
    public abstract void UpdateState(StateMachine stateMachine);
    public abstract void EndState(StateMachine stateMachine);
}

public class StateMachine : MonoBehaviour {
    //Stuff here to execute the current state, store previous state, revert states, etc. 
    //Example:
    private State currentState;
    private State previousState;
    public virtual void SwitchState(State newState) {
        //Switch state, store previous state if not null
        if (currentState != null) {
            previousState = currentState;
            currentState.EndState(this);
        }        
        currentState = newState;
        currentState.BeginState(this);
    }
}

这个想法是，这些可以被继承和扩展，以用于人类 ai、僵尸 ai、机器人 ai 等:

public class Idle : State
{
    //Begin, Update, and End states here. Example:
    public override void BeginState(ZombieStateMachine ZSM)
    {
        Debug.Log("Begin idling");
    }
}

public class ZombieStateMachine : StateMachine {
    public Idle idleState = new Idle();
    void Start {
        SwitchState(idleState);
    }
}

问题出在继承自抽象 State 类的 Idle 状态。我正在尝试通过继承了 StateMachine 的 ZombieStateMachine，但是 Idle 类抛出错误，而是期望 StateMachine。 (编辑:该错误是编译时错误，而不是我错误暗示的运行时错误)

如有任何帮助，我们将不胜感激。

Answer 1

这是否如您的描述所暗示的那样是运行时错误？或者这是一个编译时错误？我怀疑是后者，因为:

public override void BeginState(ZombieStateMachine ZSM)

实际上并没有覆盖这个:

public abstract void BeginState(StateMachine stateMachine)

覆盖需要是相同的类型:

public override void BeginState(StateMachine ZSM)

在这种情况下，里氏替换原则的想法是 BeginState 方法中的任何内容都不应该关心它所提供的StateMachine 的种类，它应该只与基本的 StateMachine 操作交互。

您的两个基类相互传递似乎有点奇怪。 State 上的方法需要一个 StateMachine，而 StateMachine 上的方法需要一个 State。目前还不清楚为什么会这样。

虽然如果确实需要这样，那么我想知道您是否可以从泛型基类型中受益。像这样:

public abstract class State<T> where T : StateMachine
{
    public abstract void BeginState(T stateMachine);
    public abstract void UpdateState(T stateMachine);
    public abstract void EndState(T stateMachine);
}

然后用指定的类型继承:

public class Idle : State<ZombieStateMachine>
{
    //Begin, Update, and End states here. Example:
    public override void BeginState(ZombieStateMachine ZSM)
    {
        Debug.Log("Begin idling");
    }
}

这是徒手编写的代码，所以我不是100% 确定它是否有效，但对我来说似乎是合理的。 (如果不正确，我会继续并删除此答案。)

这种种类限制了您尝试的纯多态性，因为子类型不再接受任何实现基类型的类型。但看起来这就是您对用法的期望，一个类的给定子类型本质上将与另一个类的相应子类型“配对”。通过使用泛型，它们可以显式配对。