泛型参数为自身泛型类的类设计是否合理？

最初实现了一个前缀搜索树类：

public class PrefixTree<TData>
{
    private PrefixTree<TData>[] _children;

    private void SomeMethod()
    {
        _children = new PrefixTree<TData>[10];
    }
}

随后创建了具备额外节点特性的派生类：

public class NewPrefixTree<TData> : PrefixTree<TData>

问题在于派生类的SomeMethod()仍会创建基类实例，不符合预期。

之后将基类重构为：

public abstract class PrefixTree<TData, TNode>
    where TNode : PrefixTree<TData, TNode>, new()
{
    private TNode[] _children;

    private void SomeMethod()
    {
        _children = new TNode[10];
    } 
}

尽管基类功能完整，但不得不设为abstract，因为无法直接实例化自身泛型参数的类。

现在可按如下方式使用且运行正常：

public class NewPrefixTree<TData> : PrefixTree<TData, NewPrefixTree<TData>> {} // 派生类使用
//或
public class PrefixTree<TData> : PrefixTree<TData, PrefixTree<TData>> {} // 使用基类功能

想请教这种将自身泛型类作为泛型参数的设计是否合理？还是需要借助泛型接口的协变/逆变特性（但我同时将类类型用作方法参数和返回类型，可能不适用）？

这种递归泛型约束的设计是合理的，属于.NET生态里常用的「奇异递归模板模式（CRTP）」实现，专门解决你遇到的「基类需要创建派生类实例」的场景。

设计合理性说明 #

• 它精准解决了核心问题：让基类方法能创建正确的派生类实例，而非固定的基类实例，同时保留了基类的通用逻辑复用能力。
• 泛型约束where TNode : PrefixTree<TData, TNode>, new()既保证了TNode必须是当前基类的派生类，又确保其具备无参构造函数，既满足了new TNode[10]的实例化要求，也保证了类型安全。
• 基类设为abstract是合理的：因为它的设计定位是作为模板供派生类继承，本身不应该被直接实例化（直接实例化会陷入泛型参数的循环依赖）。

协变/逆变的适用性判断 #

你提到的泛型接口协变/逆变确实不适合当前场景：

• 协变（out）要求类型只能作为返回值，逆变（in）要求只能作为输入参数，但你的场景中TNode既用于实例化数组，又可能在后续逻辑中同时作为方法参数和返回值，不符合协变/逆变的使用条件。
• 协变/逆变的核心作用是解决类型转换的兼容性问题，而非「基类创建派生类实例」的需求，应用方向不匹配。

额外优化建议 #

如果想让基础前缀树的使用更简洁，可以在基类所在程序集中提供一个默认实现，避免使用者重复编写包装类：

public class DefaultPrefixTree<TData> : PrefixTree<TData, DefaultPrefixTree<TData>> {}

这样外部直接使用DefaultPrefixTree<TData>就能获得基础前缀树功能，无需自行实现继承逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Max S