C# 方差问题：分配 List作为列表

Question

查看以下示例（部分取自 MSDN 博客)：

class Animal { }
class Giraffe : Animal { }

static void Main(string[] args)
{
    // Array assignment works, but...
    Animal[] animals = new Giraffe[10]; 

    // implicit...
    List<Animal> animalsList = new List<Giraffe>();

    // ...and explicit casting fails
    List<Animal> animalsList2 = (List<Animal>) new List<Giraffe>();
}

这是协方差问题吗？未来的 C# 版本是否会支持此功能？是否有任何巧妙的解决方法（仅使用 .NET 2.0）？

Answer 1

嗯，这肯定不会在 C# 4 中得到支持。有一个根本问题：

List<Giraffe> giraffes = new List<Giraffe>();
giraffes.Add(new Giraffe());
List<Animal> animals = giraffes;
animals.Add(new Lion()); // Aargh!

保证长颈鹿的安全：对不安全的方差说“不”。

数组版本之所以有效，是因为数组确实支持引用类型差异，并具有运行时检查。泛型的要点是提供编译时类型安全性。

在 C# 4 中，将支持安全泛型变体，但仅适用于接口和委托。因此，您将能够执行以下操作：

Func<string> stringFactory = () => "always return this string";
Func<object> objectFactory = stringFactory; // Safe, allowed in C# 4

Func is covariant in T 因为 T 仅用于输出位置。将其与 Action 进行比较，后者在 T 中是逆变的，因为 T 仅在输入位置中使用，从而使其安全：

Action<object> objectAction = x => Console.WriteLine(x.GetHashCode());
Action<string> stringAction = objectAction; // Safe, allowed in C# 4

< code>IEnumerable也是协变的，这在 C# 4 中是正确的，正如其他人指出的：

IEnumerable<Animal> animals = new List<Giraffe>();
// Can't add a Lion to animals, as `IEnumerable<out T>` is a read-only interface.

在 C# 2 中解决这个问题时，您是否需要维护一个列表，或者您愿意创建一个新列表吗？如果可以接受，List.ConvertAll 就是您的朋友。

Answer 2

它将在 C#4 中为 IEnumerable 工作，因此您可以执行以下操作：

IEnumerable<Animal> animals = new List<Giraffe>();

但是 List 不是协变投影，因此您无法按照您的方式分配列表已经完成了上面的操作，因为您可以这样做：

List<Animal> animals = new List<Giraffe>();
animals.Add(new Monkey());

这显然是无效的。

Answer 3

就 List 而言，恐怕您不走运。但是，.NET 4.0/C# 4.0 添加了对协变/逆变接口的支持。具体来说，IEnumerable 现在定义为 IEnumerable，这意味着类型参数现在协变。

这意味着您可以在 C# 4.0 中执行类似的操作...

// implicit casting
IEnumerable<Animal> animalsList = new List<Giraffe>();

// explicit casting
IEnumerable<Animal> animalsList2 = (IEnumerable<Animal>) new List<Giraffe>();

注意：数组类型也是协变的（至少自 .NET 1.1 以来）。

我认为遗憾的是没有为 IList 和其他类似的通用接口（甚至是通用类）添加方差支持，但是哦，好吧，至少我们有一些东西。

Answer 4

正如其他人提到的那样，可变集合不支持协变/逆变，因为不可能在编译时保证两种方式的类型安全；但是，如果您正在寻找的话，可以在 C# 3.5 中进行快速单向转换：

List<Giraffe> giraffes = new List<Giraffe>();
List<Animal> animals = giraffes.Cast<Animal>().ToList();

当然，这不是同一件事，它实际上不是协方差 - 您实际上是在创建另一个列表，但它可以说是一种“解决方法”。

在 .NET 2.0 中，您可以利用数组协变来简化代码：

List<Giraffe> giraffes = new List<Giraffe>();
List<Animal> animals = new List<Animal>(giraffes.ToArray());

但请注意，您实际上是在此处创建两个新集合。