为什么C# / CLR不支持方法重写的协变/逆变？

Question

有很多关于绕过C#不允许方法返回（和参数）类型在重写时更改为兼容类型的限制的问题和答案，但是 为什么 要存在这种限制，无论是在C#编译器还是CLR中？据我所知，如果允许共变性/逆变性，没有任何可能会导致错误的情况，因此背后的原因是什么呢？

类似的问题也可以针对扩大访问参数进行提问-例如使用公共方法覆盖受保护的内部方法（Java支持此操作，如果我没记错的话）。

- thecoop

Answer 1

这个回答并不是关于C#的，但它帮助我更好地理解了问题，也许它会帮助其他人：为什么没有参数逆变性来覆盖？

- Shashi Penumarthy

Answer 2

Eric Lippert已经比我回答得更好了。

请查看他关于C#中协变和逆变的系列文章Covariance and Contravariance in C#

以及

How does C# 4.0 Generic Covariance & Contra-variance Implmeneted?

编辑：Eric指出他并没有讨论返回类型协变，但我决定在这个答案中保留链接，因为这是一系列很棒的文章，如果有人查找这个主题可能会发现它有用。

这个功能已经被请求, 近5年前，Microsoft回应说：“感谢您记录这个。我们经常听到这个请求。我们将考虑在下一个版本中实现它。”

现在我引用Jon Skeet的话，因为如果没有Jon Skeet的答案，StackOverflow上就不会是一个合适的答案。 Covariance and void return types

我强烈怀疑答案在CLR的实现中而不是在深层语义原因中 - CLR可能需要知道是否会有返回值，以便对栈进行适当处理。即使如此，在优雅方面似乎有点可惜。我不能说我在现实生活中曾经有过这种需求，而且在.NET 3.5中可以通过编写从Func<X>到Action<X>，Func<X,Y>到Action<X,Y>等的转换器来伪造（最多四个参数）。但这有点令人不爽 :)

- Robert Kozak

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我知道"implmenedted"拼写错误了。但是我只是直接链接到它。 - Robert Kozak

不，我从未回答过这个问题。那些文章是关于通用类型的变异。这个问题涉及返回类型的协变性。在我关于通用类型变异的文章中，我明确指出我没有谈论返回类型变异。 - Eric Lippert

抱歉，我的记忆力不太好。我几个月前读过它们，但在回答之前没有重新阅读它们。 :) - Robert Kozak

我不是指void类型和其他对象类型之间的协变，而是指方法覆盖上的协变 - 用返回对象的方法覆盖一个返回字符串的方法。 - thecoop

Answer 3

似乎引入返回值的协变性没有Java和C++使用的本质缺陷。然而，引入形式参数的逆变性确实会导致真正的混淆。我认为这个C++中的答案 https://dev59.com/p3A75IYBdhLWcg3w_ef1#3010614 对于C#也是有效的。

- ivenxu

Answer 4

有的，你只需要等待VS2010/.Net 4.0。

- Joel Coehoorn

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这仅适用于接口，而不适用于具体类型。 - JaredPar

但是，最初为什么要把它排除在外呢？它似乎是一个非常有用的东西，例如工厂模式。 - thecoop

@JaredPar - 接口 + 委托 ;-p - Marc Gravell

但是一开始为什么要把它排除在外呢？ - Levi

这是不正确的。C# 4.0 没有添加返回类型协变性。我们添加了泛型类型的变异性，这是完全不同的。 - Eric Lippert

Answer 5

扩展Joel的回答 - CLR长期支持有限变性，但C#编译器直到4.0才使用新的泛型接口和委托上的“in”和“out”修饰符。原因很复杂，我会陷入混乱，尝试解释，但它并不像看起来那么简单。

将“protected internal”方法转换为“public”方法可以使用方法隐藏实现：

public new void Foo(...) { base.Foo(...); }

只要参数等也是公共的，这样使用可以吗？

- Marc Gravell

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是的，CLR 2 支持泛型类型的变异。但它不支持返回类型协变。 - Eric Lippert

方法隐藏可以起作用，但它不会像虚方法一样运行 - 对超类型实例的调用不会分派到公共覆盖。 - thecoop

确实，它有限制...因为你不能在同一类型中覆盖和“new”相同的签名，所以除非引入额外类型和额外虚拟调用，否则无法实现正确的虚拟。 - Marc Gravell

不好的答案。泛型的协变性不等于重写的协变性；方法隐藏不等于重写。 - Qwertie