ICollection<T> 不是协变的？答案

【问题标题】：ICollection<T> not Covariant?ICollection<T> 不是协变的？
【发布时间】：2013-06-04 12:00:00
【问题描述】：

这样做的目的是同步两个集合，发送方和接收方，包含一个图边，以便在发生某些事情时（删除边、添加边等）通知双方。

为此，对集合的（反向）引用包含在集合中的元素中

class EdgeBase {
    EdgeBase(ICollection<EdgeBase> rCol, ICollection<EdgeBase> sCol)     
    { RecvCol=rCol;  SendCol=sCol; }      
    ICollection<EdgeBase> RecvCol;      
    ICollection<EdgeBase> SendCol;       
    public virtual void Disconnect() // Synchronized deletion         
    { RecvCol.Remove(this);  SendCol.Remove(this); }                 
}         
class Edge : EdgeBase {       
    Edge(ICollection<EdgeBase> rCol, ICollection<EdgeBase> sCol)     
    : base(rCol, sCol) {}
    int Weight;     
}

删除（断开）没问题，但创建过程中出现问题：

HashSet<Edge> receiverSet, senderSet;
var edge = new Edge(receiverSet, senderSet); // Can't convert Edge to EdgeBase!

虽然Edge 派生自EdgeBase，但这是非法的。（问题是Edge 部分，而不是HashSet<> 部分。）

写了数百行后，我发现ICollection<> 不像IEnumerable<> 那样协变。

有什么办法可以解决？

编辑：

如果我在不违反 C# 的协方差规则的情况下编写上面的代码，它会是这样的：

public class EdgeBase<T, U>
    where T : ICollection<U<T>> // illegal
    where U : EdgeBase<T, U>    // legal, but introduces self-reference
{
    public EdgeBase(T recvCol, T sendCol) {...}
    protected T ReceiverCollection;
    protected T SenderCollection;
    public virtual void Disconnect() {...}
}

但这是非法的； 'U' 不能与形参 T 一起使用。

【问题讨论】：

receiverSet.Cast()
原因：question-about-c-sharp-covariance 您承认。解决方案：why-can-i-not-assign-a-list-of-concrete-types-to-a-list-of-that-concrete's-interface。第二部分在 SO 上经常被问到。
上面链接上的答案建议使用泛型方法，但它可以用于构造函数吗？
@JeffreyGoines 这是可能的。我会做一个通用的答案:)

标签： c# generics inheritance covariance

【解决方案1】：

Eric Lippert said that C# will only support type-safe covariance and contravariance. 如果你想的话，使ICollection 协变不是类型安全的。

假设你有

ICollection<Dog> dogList = new List<Dog>();
ICollection<Mammal> mammalList = dogList; //illegal but for the sake of showing, do it
mammalList.Add(new Cat());

您的mammalList（实际上是dogList）现在将包含Cat。

IEnumerable<T> 是协变的，因为您不能 Add 对它...您只能从中读取 - 这反过来又保留了类型安全性。

【讨论】：

反之，ICollection<Mammal> 可能包含Cat，这意味着它不能安全地转换为ICollection<Dog>。所以它也不能安全地进行逆变。
值得注意的是，虽然 IList<T> 以类型安全的方式实现 IList 会很尴尬（它将具有提供只读访问的非通用接口，但是让两个接口报告 IsReadOnly 的冲突值会令人困惑），ICollection 不会有这样的问题，我认为不幸的是 ICollection<T> 没有继承 ICollection，因为这意味着有对于需要 IEnumerable<Animal> 但给出 IList<Cat> 来确定其中有多少项目的代码，没有好的方法。
非泛型ICollection 的唯一成员，从类型安全的角度来看甚至有点可疑，这将是CopyTo，而泛型ICollection<T>.CopyTo 在使用时可以提供更好的性能值类型，它并不比非泛型版本更安全。 Cat 的集合可以成功复制到 Object[]、Animal[] 或 Cat[]，即使只有非通用 ICollection<T> 会接受前两个。这两种方法都允许尝试复制到SiameseCat[]；这种尝试的成功或失败可能取决于收集内容。
@supercat 真的，应该有一个 IEnumerableWithCount<T> 或其他 ReadOnlyCollection<T> 没有实现 Add。
@Alxandr：恕我直言，最好的办法是IEnumerable 拥有大量方法，但在类型加载器中包含一个设施，这样如果一个类声明自己为实现一个接口但没有声明所有成员，类型加载器将生成存根，该存根链接到与该接口关联的静态类的方法。 Enumerable 的几乎任何实现都可以实现，例如一个Snapshot 方法，它会返回一个IEnumerable<T>，如果没有被接收者修改，它总是会返回相同的序列...

【解决方案2】：

你基本上是在搞乱类型安全。您的支持集合是ICollection<EdgeBase>（这意味着您可以将任何EdgeBase 添加到其中），但是您传递的是一个非常特定的类型HashSet<Edge>。您将如何将AnotherEdgeBaseDerived 添加（或删除）到HashSet<Edge>？如果是这样，那么这应该是可能的：

edge.Add(anotherEdgeBaseDerived); // which is weird, and rightly not compilable

如果您自己执行转换并传递一个单独的列表，那么这是可编译的。比如：

HashSet<Edge> receiverSet, senderSet;
var edge = new Edge(receiverSet.Cast<EdgeBase>().ToList(), 
                    senderSet.Cast<EdgeBase>().ToList());

这意味着您的receiverSet 和senderSet 现在与Edge 中的基本列表不同步。您可以拥有类型安全或同步（相同的引用），您不能同时拥有。

我担心是否没有好的解决方案，但这是有充分理由的。要么将HashSet<EdgeBase> 传递给Edge 构造函数（更好），要么让EdgeBase 集合成为ICollection<Edge>（这样做似乎很奇怪）。

或者，考虑到 imo 的设计约束，你能给出的最好的就是通用的

class EdgeBase<T> where T : EdgeBase<T>
{

}

class Edge : EdgeBase<Edge>
{
    public Edge(ICollection<Edge> rCol, ICollection<Edge> sCol) : base(rCol, sCol)
    {

    }
}

现在你可以照常打电话了：

HashSet<Edge> receiverSet = new HashSet<Edge>(), senderSet = new HashSet<Edge>();
var edge = new Edge(receiverSet, senderSet);

对我来说，根本问题是模糊和臭的设计。一个EdgeBase 实例包含许多类似实例，包括更多派生实例？为什么不分别EdgeBase、Edge 和EdgeCollection？但你更了解你的设计。

【讨论】：