为啥接口类型列表不能接受继承接口的实例？ [复制]

Posted 2023-03-11

【中文标题】为啥接口类型列表不能接受继承接口的实例？ [复制]

【英文标题】：Why can't a list of an interface type accept instances of an inheriting interface? [duplicate]为什么接口类型列表不能接受继承接口的实例？ [复制]

【发布时间】：2013-01-15 07:19:44

【问题描述】：

给定以下类型：

public interface IPrimary void doBattle(); 

// an ISecondary "is" an IPrimary
public interface ISecondary : IPrimary   

// An implementation of ISecondary is also an IPrimary:
internal class SecondaryImpl : ISecondary

    // Required, since this is an IPrimary
    public void doBattle() 

为什么我不能这样做？

List<IPrimary> list = new List<ISecondary>();

这会导致以下编译错误：

参数类型“System.Collections.Generic.List”不可分配给参数类型“System.Collections.Generic.List”

我了解该错误，并且知道有解决方法。我只是看不出为什么不允许这种直接转换的任何明确原因。 ISecondary 列表中包含的值毕竟应该是（通过扩展）IPrimary 类型的值。那么为什么 List<IPrimary> 和 List<ISecondary> 被解释为不相关的类型？

谁能解释清楚 C# 以这种方式设计的原因？

一个稍微扩展的例子：我在尝试做类似以下的事情时遇到了这个问题：

internal class Program

    private static void Main(string[] args)
    
        // Instance of ISecondary, and by extention, IPrimary:
        var mySecondaryInstance = new SecondaryImpl();

        // This works as expected:
        AcceptImpl(mySecondaryInstance);

        // List of instances of ISecondary, which are also, 
        // by extention, instances of IPrimary:
        var myListOfSecondaries = new List<ISecondary> mySecondaryInstance;

        // This, however, does not work (results in a compilation error):
        AcceptList(myListOfSecondaries);
    

    // Note: IPrimary parameter:
    public static void AcceptImpl(IPrimary instance)  

    // Note: List of type IPrimary:
    public static void AcceptList(List<IPrimary> list)  

【问题讨论】：

你想看“C#中的泛型协变”

Covariance and contravariance。 List<IPrimary> list = new List<ISecondary>(); 没有实际意义，即使你可以这样做。

@GrantThomas 好的，可能有点简化了；但是someListOfTypePrimary.AddRange(someProvider.getListOftypeSecondary()); 呢？有什么理由不应该发生这种情况吗？

我认为应该允许这样做，因为AddRange 采用IEnumerable<T> 类型，它确实支持协方差-IEnumerable<ISecondary> 可以在任何可以使用IEnumerable<IPrimary> 的地方使用。

【参考方案1】：

class Evil : IPrimary ...
list.Add(new Evil()); // valid c#, but wouldn't work

它可以保护您免受错误的影响。列表实例（对象）需要辅助实例。并非每个主要都是次要的。然而，期望是一个主列表可以保存任何主。如果我们可以将二级列表视为主要列表：坏事。

实际上，数组 确实 允许这样做 - 如果你弄错了，会在运行时出错。

【讨论】：

谢谢，很好的解释。也欣赏有关数组的旁注。

【参考方案2】：

为什么我不能这样做？ List<IPrimary> list = new List<ISecondary>();

想象一下你有一个这样定义的方法：

public void PopulateList(List<IPrimary> listToPopulate)

    listToPopulate.Add(new Primary());  // Primary does not implement ISecondary!

如果您将List<ISecondary> 作为参数传递给它会发生什么？

List<ISecondary> is not assignable from List<IPrimary>的错误是编译器让你摆脱这些麻烦的方法。

【参考方案3】：

列表类型在它们的泛型参数中不是协变的，即List<ISecondary> 不是List<IPrimary> 的子类型的原因是它们是可读写的。在您的扩展示例中，您的方法AcceptList 可以执行list.Add(x)，其中x 是IPrimary，但不是ISecondary。

请注意，IEnumerable<T> 是正确协变的，而数组是协变类型的（您可以按照上面的尝试进行操作），但出于同样的原因，这并不合理 - 向集合添加元素将在运行时失败。

【参考方案4】：

public class Animal

    ...


public class Cat: Animal

    public void Meow()...


List<Cat> cats = new List<Cat>();

cats.Add(new Cat());

cats[0].Meow();  // Fine.

List<Animal> animals = cats; // Pretend this compiles.

animals.Add(new Animal()); // Also adds an Animal to the cats list, since animals references cats.

cats[1].Meow(); // cats[1] is an Animal, so this explodes!

这就是原因。

【讨论】：

谢谢！ +1 是一个有见地和幽默的例子。 :)