编写封装 parent/child 数据结构的更简单方法？

Question

时不时发现自己经常写一个"parents"和"children"的数据结构，其中：

A parent 引用了 0 到 N 个不同的 children.
A child 引用了 0 parent 或 1 parent.
参考必须是相互的。对于任何给定的 parent，它引用的任何 child 也必须引用给定的 parent。对于任何给定的 child，它引用的 parent 必须引用给定的 child。
除了使用反射之外，不可能通过使用可从两个 class 声明（非 private）之外访问的成员来违反上述规则。

在实现这样的事情之前可能采取的心理步骤可能从这样的事情开始：

public class Parent
{
    private readonly List<Child> _children = new List<Child>();

    public readonly ReadOnlyCollection<Child> Children = _children.AsReadOnly();
}

public class Child
{
    private Parent _parent;

    public Parent Parent
    {
        get
        {
            return _parent;
        }
        set
        {
            if(value == _parent)
                return;

            if(_parent != null)
            {
                _parent._children.Remove(this);
                _parent = null;
            }

            if(value != null)
            {
                value._children.Add(this);
                _parent = value;
            }
        }
    }
}

当然，这不会编译，因为 Parent._children 是 private。但是，您不想将其设为私有，因为允许 Child 或 Parent 之外的访问可能会违反实施或其他地方的规则。

所以，我想到的一个解决方案是将 Child 嵌套在 Parent 中。嵌套的 classes 可以访问嵌套在 class 中的私有成员：

public class Parent
{
    private readonly List<Child> _children = new List<Child>();

    public readonly ReadOnlyCollection<Child> Children = _children.AsReadOnly();

    public class Child
    {
        private Parent _parent;

        public Parent Parent
        {
            get
            {
                return _parent;
            }
            set
            {
                if(value == _parent)
                    return;

                if(_parent != null)
                {
                    _parent._children.Remove(this);
                    _parent = null;
                }

                if(value != null)
                {
                    value._children.Add(this);
                    _parent = value;
                }
            }
        }
    }
}

我要问的问题是，是否有任何替代方法可以实现相同的目标，并且比这种方法有更少或更小的缺点？我发现这种方法的主要缺点是：

这会导致脚本变大，但使用 partial 会有所帮助。
这可能导致比预期更深的嵌套。
这会导致冗长的 class 名称。要在 Parent 之外访问 Child，您必须使用 Parent.Child。在 class 名称很长的情况下，尤其是在使用泛型时，这可能会导致代码非常难看。
泛型的使用（例如，实现 compile-time 类型安全）会变得混乱。这似乎至少部分源于 Child 是嵌套的并且 Parent<T1>.Child 是与 Parent<T2>.Child 不同的类型的事实，并且当您希望类型安全是相互的时，这可能会导致非常丑陋使用泛型，或者需要回退到使用 runtime-enforced 类型安全（虽然它可以被封装掉，通常，例如，使用 non-generic 抽象基，其中 public 访问器代替 protected).

附带说明一下，这可能是一个很好的例子，说明使用 friend 扩展访问权限可以简化这些问题！

Answer 1

正如我在评论中所述，在父项中添加一个 Remove 方法，这至少不会暴露整个子项列表。类似于：

public class Parent
    {
        private readonly List<Child> _children = new List<Child>();

        public readonly ReadOnlyCollection<Child> Children = _children.AsReadOnly();

        public void Remove(Child child)
        {
            if(child !=null) 
            {
             _children.Remove(child);
            }
        }
    }

Answer 2

当然，如评论和之前的回答所述，您还需要封装将子项添加到父项，这需要 public Add(Child) 方法

Answer 3

我喜欢使用通用的私有接口来公开如下属性：

public class SomeBigOuterClass {
    private interface IChildFriend {
        void SetParent(Parent parent);
    }

    public class Parent {
    }

    public class Child : IChildFriend {
        void IChildFriend.SetParent(Parent parent) {
            this.parent = parent;
        }
        private Parent parent;
    }
}

编写封装 parent/child 数据结构的更简单方法？

Easier way to write encapsulated parent/child data structure?

c#

hierarchy

encapsulation

friend

member-access