为什么这个通用扩展方法不能编译？

Question

该代码有点奇怪，所以请耐心等待（请记住，这种情况确实出现在生产代码中）。

假设我有这个接口结构：

public interface IBase {  }
public interface IChild : IBase {  }

public interface IFoo<out T> where T : IBase {  }

使用围绕接口构建的扩展方法类：

public static class FooExt
{
    public static void DoSomething<TFoo>(this TFoo foo)
        where TFoo : IFoo<IChild>
    {
        IFoo<IChild> bar = foo;

        //foo.DoSomethingElse();    // Doesn't compile -- why not?
        bar.DoSomethingElse();      // OK
        DoSomethingElse(foo);       // Also OK!
    }

    public static void DoSomethingElse(this IFoo<IBase> foo)
    {
    }
}

为什么 DoSomething 中的注释行不编译？编译器非常乐意让我将 foo 分配给 bar（它与泛型约束的类型相同），并调用它的扩展方法。不使用扩展方法语法来调用扩展方法也是没有问题的。

任何人都可以确认这是否是错误或预期行为？

谢谢！

仅供参考，这是编译错误（为了便于阅读，对类型进行了删节）：

“TFoo”不包含“DoSomethingElse”的定义，并且最佳扩展方法重载“DoSomethingElse(IFoo)”具有一些无效参数

Answer 1

引用C#规范：

7.6.5.2 扩展方法调用

在方法调用（§7.5.5.1）中
其中一种形式

表达式。标识符 ( )

表达式。标识符（args）

表达式。标识符<类型参数 > ( )

表达式。标识符<类型参数 > （参数）

如果正常处理
调用发现不适用
方法，尝试处理
作为扩展方法的构造
调用。如果 expr 或任何参数
具有编译时类型动态，
扩展方法将不适用。

目标是找到最好的
type-name C，这样对应的
静态方法调用可以采取
地点：

C .标识符（expr）

C .标识符（expr，args）

C .标识符<类型参数 > (expr)

C .标识符<类型参数 > （expr，args）

扩展方法Ci.Mj符合条件
如果：

· Ci 是一个非泛型，
非嵌套类

·Mj的名字是标识符

· Mj 可以访问并且
适用于当应用于
参数作为静态方法，如图所示
上面

· 隐含的身份，
存在引用或装箱转换
从 expr 到第一个的类型
Mj的参数。

由于 DoSomethingElse(foo) 可以编译，但 foo.DoSomethingElse() 不能编译，因此扩展方法的重载解析中似乎存在编译器错误：存在来自 <代码>foo到IFoo。

Answer 2

你能在IFoo中定义DoSomethingElse吗？

public interface IFoo<out T> where T : IBase
{
    void DoSomethingElse();
}

更新

也许你可以更改签名

public static void DoSomethingElse(this IFoo<IBase> foo)
=>
public static void DoSomethingElse<TFoo>(this TFoo foo) 
    where TFoo : IFoo<IChild>

Answer 3

我发现证据表明这是一个“错误”。

尽管 CLR 语言不必支持 MSIL 中的所有可用功能，但事实是您尝试做的事情在 MSIL 中是有效的。

如果您打算将代码转储到 IL 中并使 DoSomething 方法如下所示：

.method public hidebysig static void  DoSomething<(class TestLib.IFoo`1<class TestLib.IChild>) T>(!!T foo) cil managed
{
  .custom instance void [System.Core]System.Runtime.CompilerServices.ExtensionAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 
  // Code size       52 (0x34)
  .maxstack  1
  .locals init ([0] class TestLib.IFoo`1<class TestLib.IChild> bar)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldarg.0
  IL_0002:  box        !!T
  IL_0007:  call       void TestLib.Ext::DoSomethingElse(class TestLib.IFoo`1<class  TestLib.IBase>)
  IL_000c:  nop
  IL_000d:  ret
} // end of method Ext::DoSomething

您会发现它可以编译。在 C# 中，反射器如何解决这个问题？

public static void DoSomething<T>(this T foo) where T: IFoo<IChild>
{
    foo.DoSomethingElse();
}

Answer 4

不知道为什么它不能编译，但这是一个可以接受的替代方案吗？

public static void DoSomethingElse<T>(this IFoo<T> foo) where T : IBase
{
}

Answer 5

您的代码片段

public static void DoSomethingElse(this IFoo<IBase> foo)
{
}

使 DoSomethingElse 仅在 IFoo 实例上可用，而 foo 显然不是，因为它是 IFoo< ;IChild>。 IChild 派生自 IBase 的事实并不意味着 IFoo 派生自 IFoo。因此，遗憾的是 foo 不能被视为一种 IFoo，因此不能在其上调用 DoSomethingElse。

但是，如果您以这种方式稍微更改扩展方法，则可以轻松避免这个问题：

public static void DoSomethingElse<T>(this IFoo<T> foo) where T : IBase
{
}

现在它可以编译并且一切正常。

最有趣的部分是 DoSomethingElse(foo); 在使用静态方法语法调用时进行编译，但使用扩展方法语法则不会进行编译。显然，对于常规静态方法样式调用，泛型协方差效果很好：参数 foo 的类型为 IFoo，但可以使用 IFoo< 进行赋值。 IChild>，那么调用就可以了。但作为扩展方法，由于其声明方式， DoSomethingElse 仅在正式类型为 IFoo 的实例上可用，即使它符合 < code>IFoo，因此此语法不适用于 IFoo 实例。

Answer 6

它无法编译，因为它抱怨'TFoo'不包含'DoSomethingElse'的定义

您的DoSomething未定义为TFoo，而是为IFoo 因此也适用于 IFoo。

以下是我所做的一些更改。看看编译了哪些变体。

public interface IBase { }
public interface IChild : IBase { }

public interface IFoo<out T> where T : IBase { }

public static class FooExt
{
    public static void DoSomething<TFoo>(this TFoo foo)     where TFoo : IFoo<IChild>
    {
        IFoo<IChild> bar = foo;
        //Added by Ashwani 
        ((IFoo<IChild>)foo).DoSomethingElse();//Will Complie
        foo.DoSomethingElseTotally(); //Will Complie

        //foo.DoSomethingElse();    // Doesn't compile -- why not?
        bar.DoSomethingElse();      // OK
        DoSomethingElse(foo);       // Also OK!

    }

    public static void DoSomethingElse(this IFoo<IBase> foo)
    {
    }

    //Another method with is actually defined for <T>
    public static void DoSomethingElseTotally<T>(this T foo) 
    { 
    }

因此，希望它能更有意义地解释什么可以编译，什么不能编译，并且这不是编译器错误。

华泰

Answer 7

问题在于，方差仅适用于引用类型或身份转换，根据规范（第 13.1.3.2 节）：

A type T<A1, …, An> is variance-convertible to a type T<B1, …, Bn> if T is either an interface or a delegate type declared with the variant type parameters T<X1, …, Xn>, and for each variant type parameter Xi one of the following holds:
•         Xi is covariant and an implicit reference or identity conversion exists from Ai to Bi
•         Xi is contravariant and an implicit reference or identity conversion exists from Bi to Ai
•         Xi is invariant and an identity conversion exists from Ai to Bi

编译器无法验证 TFoo 不是实现 IFoo< 的结构;IChild>，所以它找不到所需的扩展方法。向 DoSomething 添加 class 约束也不能解决问题，因为值类型仍然继承自 object，因此满足约束。 IFoo; bar = foo; 和 DoSomethingElse(foo); 都可以工作，因为它们都有从 foo 到 IFoo 的隐式转换，这是一个引用类型。

我会问 Mike Strobel 在上面的评论中提出的同样的问题：为什么不将你的 DoSomething 签名从 更改为

public static void DoSomething<TFoo>(this TFoo foo)
        where TFoo : IFoo<IChild>

你

public static void DoSomething<TFoo>(this IFoo<IChild> foo)

似乎没有通过使方法通用而获得任何东西。

我读到的一些关于该主题的帖子：

通用扩展方法：无法从用法推断类型参数

Eric Lippert - 约束不是签名的一部分

C# 泛型类型约束