C# 子类返回类型的协方差

Question

有谁知道为什么 C# 不支持协变返回类型？即使尝试使用接口，编译器也会抱怨这是不允许的。请参阅以下示例。

class Order
{
    private Guid? _id;
    private String _productName;
    private double _price;

    protected Order(Guid? id, String productName, double price)
    {
        _id = id;
        _productName = productName;
        _price = price;
    }

    protected class Builder : IBuilder<Order>
    {
        public Guid? Id { get; set; }
        public String ProductName { get; set; }
        public double Price { get; set; }

        public virtual Order Build()
        {
            if(Id == null || ProductName == null || Price == null)
                throw new InvalidOperationException("Missing required data!");

            return new Order(Id, ProductName, Price);
        }
    }            
}

class PastryOrder : Order
{
    PastryOrder(Guid? id, String productName, double price, PastryType pastryType) : base(id, productName, price)
    {

    }

    class PastryBuilder : Builder
    {
        public PastryType PastryType {get; set;}

        public override PastryOrder Build()
        {
            if(PastryType == null) throw new InvalidOperationException("Missing data!");
            return new PastryOrder(Id, ProductName, Price, PastryType);
        }
    }
}

interface IBuilder<in T>
{
    T Build();
}

public enum PastryType
{
    Cake,
    Donut,
    Cookie
}

感谢您的任何回复。

Answer 1

更新：这个答案写于 2011 年。经过二十年人们提出 C# 返回类型协方差，看起来它最终会被实现；我比较惊讶。请参阅 https://devblogs.microsoft.com/dotnet 的底部/welcome-to-c-9-0/ 查看公告；我相信细节将会随之而来。

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首先，返回类型逆变没有任何意义；我认为您正在谈论返回类型协方差。

有关详细信息，请参阅此问题：

C# 支持返回类型协方差吗？< /a>

您想知道为什么该功能没有实现。 phoog 是正确的；该功能尚未实现，因为这里没有人实现过它。一个必要但不充分的要求是该功能的收益超过其成本。

成本是相当可观的。该功能不受运行时本机支持，它直接违背了我们使 C# 版本化的目标，因为它引入了另一种形式的脆弱基类问题，Anders 认为它​​不是一个有趣或有用的功能，如果您真的如果想要它，您可以通过编写小帮助方法来使其工作。 （这正是 CIL 版本的 C++ 所做的事情。）

好处很小。

高成本、小效益的功能以及简单的解决方法很快就会被淘汰。我们有更高的优先事项。

Answer 2

逆变泛型参数无法输出，因为不能保证编译时的安全，C# 设计者决定不将必要的检查延长到运行时。

这是简短的答案，这是一个稍长的答案……

什么是方差？

方差是应用于类型层次结构的转换的属性：

• 如果转换的结果是保持原始类型层次结构“方向”的类型层次结构，则变换是协变的。
• 如果转换的结果是一个与原始“方向”相反的类型层次结构，则该转换是反变体。
• 如果转换的结果是一堆不相关的类型，则转换是同变体。

C# 中什么是方差？

在C#中，“转换”是“用作通用参数”。例如，假设类 Parent 被类 Child 继承。让我们将该事实表示为：Parent > Child （因为所有 Child 实例也是 Parent 实例，但不一定相反，因此 Parent 是“大”）。还假设我们有一个通用接口 I：

• 如果 I > I，T 是协变的（保留 Parent 和 Child 之间的原始“方向”）。
• 如果I < I，T 是逆变的（原始“方向”相反）。
• 如果I与I无关，则T是不变的。

那么，什么是潜在的不安全因素呢？

如果 C# 编译器实际上同意编译以下代码...

class Parent {
}

class Child : Parent {
}

interface I<in T> {
    T Get(); // Imagine this actually compiles.
}

class G<T> : I<T> where T : new() {
    public T Get() {
        return new T();
    }
}

// ...

I<Child> g = new G<Parent>(); // OK since T is declared as contravariant, thus "reversing" the type hierarchy, as explained above.
Child child = g.Get(); // Yuck!

...这将导致运行时出现问题：实例化 Parent 并将其分配给对 ChildChild 的引用代码>.由于 Parent 不是 Child，这是错误的！

最后一行在编译时看起来不错，因为 I.Get 被声明为返回 Child，但我们无法在运行时完全“信任”它。 C# 设计者决定做正确的事情并在编译时完全捕获问题，并避免任何运行时检查的需要（与数组不同）。

（出于类似但“相反”的原因，协变泛型参数不能用作输入。）

Answer 3

Eric Lippert 在此网站上写了几篇关于方法重写的返回方法协方差的文章，但据我所知，没有解决该功能不受支持的原因。不过，他提到没有计划支持它：https://stackoverflow.com/a/4349584/385844

Eric 还喜欢说“为什么不支持 X”的答案总是相同的：因为没有人设计、实现和测试（等等） X。一个例子在这里： https://stackoverflow.com/a/1995706/385844

可能有一些哲学原因因为缺乏这个功能；也许Eric会看到这个问题并启发我们。

编辑

正如Pratik在评论中指出的：

interface IBuilder<in T> 
{ 
    T Build(); 
} 

应该是

interface IBuilder<out T> 
{ 
    T Build(); 
} 

这将允许您实现PastryOrder：IBuilder，然后您可以有

IBuilder<Order> builder = new PastryOrder();

可能有两种或三种方法您可以用来解决您的问题，但是，正如您所注意到的，返回方法协方差不是这些方法之一，并且这些信息都没有回答为什么 C# 不支持它的问题。

Answer 4

只是为了将其发布到谷歌找到的地方......
我正在研究这个，因为我想要一个接口，在其中我可以返回实现特定接口的任意类的集合/枚举。

如果您愿意定义要返回的具体类型，则可以简单地相应地定义您的接口。然后它会在编译时检查是否满足约束（任何子类型）。

我提供了一个例子，可能对你有帮助。

正如 Branko Dimitrijevic 指出的那样，通常允许协变返回类型是不安全的。但使用它，它是类型安全的，你甚至可以嵌套它（例如 interface Awhere T: B where U : C）

（免责声明：我昨天开始使用 C# ，所以我对于最佳实践可能是完全错误的，有更多经验的人应该对此发表评论:)）

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示例：

使用

interface IProvider<T, Coll> where T : ProvidedData where Coll : IEnumerable<T>
{
  Coll GetData();
}

class XProvider : IProvider<X, List<X>>
{
  List<X> GetData() { ... }
}

调用

new XProvider().GetData

有效，在这种情况下是安全的。在这种情况下，您只需定义要返回的类型。

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更多信息：http://msdn.microsoft.com/de-de/library /d5x73970.aspx