C#类型转换的奇怪现象 - 将接口用作泛型类型

Question

我刚遇到了一个类型转换的奇怪问题。我有类似下面代码：

interface IMyClass { }

class MyClass: IMyClass { }

class Main
{
  void DoSomething(ICollection<IMyClass> theParameter) { }

  HashSet<MyClass> FillMyClassSet()
  {
    //Do stuff
  }

  void Main()
  {
    HashSet<MyClass> classSet = FillMyClassSet();
    DoSomething(classSet);
  }
}

当执行DoSomething(classSet)时，编译器报错称无法将HashSet<MyClass>强制转换为ICollection<IMyClass>。这是为什么呢？HashSet实现了ICollection，MyClass实现了IMyClass，为什么转换就不合法呢？

顺便提一下，这个问题并不难解决，虽然有点棘手。

void Main()
{
  HashSet<MyClass> classSet = FillMyClassSet();
  HashSet<IMyClass> interfaceSet = new HashSet<IMyClass>();
  foreach(IMyClass item in classSet)
  {
    interfaceSet.Add(item);
  }
  DoSomething(interfaceSet);
}

对我来说，这个能够工作的事实使得无法投射更加神秘。

- JamesH

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@Mehrdad已经回答了你的问题。但是，你能否不使用foreach，而是将FillMyClassSet()的返回类型更改为HashSet<IMyClass>？ - JMD

Answer 1

这样做是行不通的，因为所有MyClass实例都实现了IMyClass并不意味着所有HashSet<MyClass>实例也都是HashSet<IMyClass>。如果这样做，你就可以：

ICollection<IMyClass> h = new HashSet<MyClass>();
h.Add(new OtherClassThatImplementsIMyClass()); // BOOM!

从技术上讲，这不起作用是因为C#（<= 3.0）的泛型是不变的。C# 4.0 引入了安全协变，但在这种情况下并没有帮助。然而，在接口中仅在输入或输出位置使用类型参数时，它确实有所帮助。例如，您将能够将一个HashSet<MyClass>作为IEnumerable<IMyClass>传递给某些方法。

顺便说一句，手动填充另一个HashSet的解决方法比这更容易:

var newSet = new HashSet<IMyClass>(originalSet);

如果你想将一个集合转换为 IEnumerable<IMyClass>，你可以使用 Cast 方法：

IEnumerable<IMyClass> sequence = set.Cast<IMyClass>(set);

- Mehrdad Afshari

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如果我给自己更多的时间，我应该会意识到这一点。4.0版本的信息很有趣。所以如果我可以将其更改为DoSomething(IEnumerable<IMyClass> theParameter)，在4.0版本中强制转换是否有效？也就是说，假设我确实应该使用IEnumerable。 - JamesH

是的，在4.0中这将起作用并且是安全的。在3.0中，您必须使用Cast方法（即使它是安全的，编译器和运行时也不知道它）。 - Mehrdad Afshari

Answer 2

这样的投射实际上是不安全的。考虑以下代码：

class MyOtherClass: IMyClass { }

void DoSomething(ICollection<IMyClass> theParameter) { theParameter.Add(new MyOtherClass(); } 

ICollection<MyClass> myClassSet = ...;
DoSomething(classSet);   //Oops - myClassSet now has a MyOtherClass

您所要求的是协变性，它在C# 4中对于只读的IEnumerable<T>可用。

- SLaks

Answer 3

这不是奇怪的现象，而是2.0版本中通用类型变量的限制。这篇博客文章相对清楚地描述了这种情况。 我记得在4.0 CLR中已经有所改进。

- user1228