C#继承类调用父类方法时类型推断失败的原因及泛型实现咨询

最近在C#里处理继承类的方法链式调用时，碰到了一个特别绕的类型推断问题，折腾了好一会儿才搞明白，先给大伙看看我最开始写的简化代码：

namespace Demo
{
    public class ClassA
    {
        public ClassA AddBlock(ClassA classA) => this;
    }

    public class ClassB : ClassA
    {
        //public ClassB AddBlock(ClassA classA) => this;
    }

    public class ClassC
    {
        public ClassC AddBlock(ClassB classB) => this;
    }

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            var classB = new ClassB();
            var classC = new ClassC();

            var newBlockB01 = classB;
            newBlockB01.AddBlock(classB);

            var newBlockB02 = (ClassB)classB.AddBlock(classB);

            var newBlockB03 = classB.AddBlock(classB);

            classC.AddBlock(newBlockB01); // Works as expected
            classC.AddBlock(newBlockB02); // Works as expected
            classC.AddBlock(newBlockB03); //Does not work Error CS1503
        }
    }
}

当时我就纳闷了——ClassB明明继承自ClassA，AddBlock是父类里定义的方法，我用ClassB实例调用它，为啥编译器不能自动推断返回值是ClassB呢？为啥非得强制转成ClassB才能传给ClassC.AddBlock（这个方法只接受ClassB类型参数）？

其实核心原因很简单：C#是静态类型语言，方法的返回类型是在编译期就确定好的。ClassA里的AddBlock明确返回的是ClassA类型，哪怕你用ClassB实例去调用它，编译器只会认方法定义的返回类型，不会因为实际调用的是子类实例就自动把返回类型改成ClassB。所以newBlockB03的实际类型是ClassA，自然没法直接传给需要ClassB的ClassC.AddBlock，就报了CS1503类型转换错误。

后来看到有人提到用“泛型魔法”解决，我查了下C#静态类型相关的资料，改出了下面这个泛型版本的代码：

namespace Demo
{
    public class ClassA<T> where T : ClassA<T>
    {
        public T AddBlock() => (T)this;
    }

    public class ClassB : ClassA<ClassB>;

    public class ClassC
    {
        public ClassC AddBlock(ClassB classB) => this;
    }

    class Program
    {
        static void Main()
        {
            var classB = new ClassB();
            var classC = new ClassC();

            var newBlockB01 = classB;
            newBlockB01.AddBlock();

            var newBlockB02 = (ClassB)classB.AddBlock();

            var newBlockB03 = classB.AddBlock();

            classC.AddBlock(newBlockB01); // Works as expected
            classC.AddBlock(newBlockB02); // Works as expected
            classC.AddBlock(newBlockB03); // Works as expected
        }
    }
}

这里用了一个递归泛型约束的技巧——让父类ClassA<T>的泛型参数T必须是继承自ClassA<T>的类型。当子类ClassB继承ClassA<ClassB>时，就把自己绑定成了父类的泛型参数，这样父类里的AddBlock方法就能返回T也就是ClassB类型了。编译器这下就能正确推断返回值是ClassB，不用再手动强制转换，newBlockB03直接就能传给ClassC.AddBlock了。

内容来源于stack exchange