(原創) 如何讓泛型支援多個interface? (.NET) (C/C++) (C#) (template) (C++/CLI)

Abstract
在(原創) 一個C++能跑的泛型，但在C#卻不能跑<已解決> (C++) (Template C++) (C#) 中，我們看到了.NET的Generics的multiple constraints是AND的關係，而非OR的關係，若要讓泛型支援OR的關係該如何做呢?

Introduction
我希望有一個Generic Handler，能同時支援Interface1和Interface2，UML表示如下


ISO C++

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

ISO C++的template本來就類似macro，所以code並不讓人訝異，唯一是67行和71行的

dynamic_cast<Interface1*>(_aClass)->func2();

dynamic_cast<Interface2*>(_aClass)->func3();

是不得已而為之，因為func2本來就是Interface1獨有，而func3也是Interface2所獨有，所以得用casting。

C#
C#的泛型是用Generics，比較類似polymorphism的加強版，最大的特色就是要靠constraints，也因為如此，所以整個架構做了小小的調整，如同上一篇的技巧，將func1往上提到InterfaceBase，讓constraint為InterfaceBase。

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

如同ISO C++，61行，65行還是得casting。

((Interface1)_aClass).func2();

((Interface2)_aClass).func3();

C++/CLI
這在C++/CLI就有趣了，因為C++/CLI提供兩種泛型，一種是ISO C++的template，一種是.NET的generics。

使用template

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

使用generics

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

以上做法雖然可行，不過並不滿意，GenericHandler雖然同時支援了func1()、func2()、func3()，但func2()只有在泛型傳入為Interface1時使用才不會出現run-time error，若在傳入Interface2時去invoke了func2()，compiler並不會發現錯誤，要到run-time才發現錯誤。理想上，由於func1()對於Interface1或Interface2都支援，所以無論泛型傳入Interface1或Interface2，Interllisense皆該顯示func1()，但由於func2()只配合Interface1，func3()只配合Interface2，所以foo理想上應該透過一個casting後，才能顯示func2()或func3()，這樣可以避免client誤用而當機。

ISO C++

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

由於分成Interface1和Interface2，所以GenericHandler的Interface也分成Generic1和Generic2。因為func1()為IGeneric1和IGeneric2共用，所以向上提升到IGenericBase，如此設計有兩個好處：
1.GenericHandler有IGenericBase這個最上層的interface，因此可以配合眾多creational pattern合作。
2.要使用func2()時必須明確轉型成IGeneric1，要使用func3()時必須明確轉型成IGeneric2，如此可避免client誤用而導致run-time error。

若用ISO C++實做，89行和93行非常tricky。

dynamic_cast<IGeneric1*>(++foo)->func2();

dynamic_cast<IGeneric2*>(++++foo)->func3();

為什麼要++foo和++++foo呢?
因為在87行

IGenericBase* foo = new GenericHandler<Interface1>(obj1);

foo是一個指向IGenericBase的pointer，若要casting成指向IGeneric1的pointer，其中有offset存在，所以必須++foo，若要指向IGeneric2，其offset是++++foo，詳細原理在Stanley B. Lippman的大作Inside the C++ Object Model有解釋。

C#

}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

和ISO C++的想法相同，但C#在casting方面就不需考慮offset的問題，且僅使用了C-style的casting。

C++/CLI
使用template

 1}

執行結果

Class1's func1
Class1's func2
Class2's func1
Class2's func3

想法也和ISO C++和C#相同，不過在語法細節上，C++/CLI在casting和explicit interface implementation上和ISO C++與C#不同。

1.casting
72行

safe_cast<Interface1^>(_aClass)->func2();

ISO C++在casting上有const_cast，dynamic_cast，reinterpret_cast和static_cast，在C++/CLI仍然可用，除此之外，C++/CLI另外提出了safe_cast，專門應付managed部分。

2.explicit interface implementation
71行

{

就是C#的

{

ISO C++並沒有這樣的語法，這是.NET CLI規格新加上去的。

使用generics

 1}

C++/CLI若使用generics寫，其實在此範例看不出template和generics的差異，唯一就是在generics需要constraints。

Conclusion
經過幾天的折騰，總算找出了還算滿意的方式，尤其是ISO C++的offset和C++/CLI的explicit interface implementation讓我印象深刻，另外一個遺憾的是，似乎沒用到什麼Design Pattern，只是憑直覺去思考，若有任何建議都非常歡迎。