实现接口时的 C# 协变和逆变答案

【问题标题】：C# Covariance and Contravariance when implementing interfaces实现接口时的 C# 协变和逆变
【发布时间】：2011-10-26 15:19:03
【问题描述】：

我最近决定刷新关于 C# 基础的记忆，所以这可能是微不足道的，但我遇到了以下问题：

StringCollection 在 .NET v1.0 中用于为字符串创建强类型集合，而不是基于 object 的 ArrayList（后来通过包含通用集合进行了增强）：

快速浏览StringCollection的定义，可以看到以下内容：

// Summary:
//     Represents a collection of strings.
[Serializable]
public class StringCollection : IList, ICollection, IEnumerable
{
...
    public int Add(string value);
...
}

您可以看到它实现了IList，其中包含以下声明（以及其他一些声明）：

int Add(object value);

但不是：

int Add(string value);

我的第一个假设是，由于 .NET 框架协方差规则，这是可能的。

所以为了确保，我尝试编写自己的类来实现 IList 并进行了更改

int Add(object value);

检索字符串类型而不是对象类型，但令我惊讶的是，在尝试编译项目时，我得到了一个编译时错误：

does not implement interface member 'System.Collections.IList.Add(object)'

任何想法是什么原因造成的？

谢谢！

【问题讨论】：

标签： c# .net inheritance interface covariance

【解决方案1】：

该行为是由IList.Add(object) 的显式实现引起的，而不是由协/逆变引起的。根据 MSDN 文档，StringCollection 显式实现了IList.Add(object)； Add(string) 方法无关。实现可能类似于这样：

class StringCollection : IList
{
    ...
    public int Add(string value)
    {} // implementation

    public int IList.Add (object value)
    {
        if (!value is string)) return -1;
        return Add(value as string)
    }
}

可以观察到这种区别：

  StringCollection collection = new StringCollection();
  collection.Add(1); // compile error
  (collection as IList).Add(1); // compiles, runtime error
  (collection as IList).Add((object)"") // calls interface method, which adds string to collection

附录

上面没有说明为什么要实现这种模式。 C# 语言规范指出 [§13.4.1，强调添加]：

在某些情况下，接口成员的名称可能不合适对于实现类，在这种情况下，接口成员可能是使用显式接口成员实现来实现。 [...]

不可能通过方法调用、属性访问或索引器访问中的完全限定名称访问显式接口成员实现。只能通过接口访问显式接口成员实现实例，并且在这种情况下仅由其成员名称引用。

StringCollection 遵守所需的 IList 行为 - IList 不保证可以将任何任意对象添加到其中。 StringCollection 提供了更强有力的保证——主要是它只包含字符串。该类包括其自己的强类型方法，用于Add、Contains、Item 和其他用于标准用例的方法，其中它作为StringCollection 而不是IList 访问。但它仍然像IList 一样完美运行，接受和返回对象，但如果尝试添加不是字符串的项目，则会返回错误代码（如 IList 允许的那样）。

最终，接口是否出现在类中（即显式实现）由类作者决定。对于框架类，显式实现包含在 MSDN 文档中，但不能作为类成员访问（例如，显示在自动完成上下文中）。

【讨论】：

所以我应该记住，根据经验，接口的显式实现不会出现在 .NET 库的内置类定义中？（因为我显然在 StringCollection 类的所有方法中都看不到这个实现）有什么原因吗？
通常如此，实际上类似于成员阴影——我修改了响应以解决这个问题。

【解决方案2】：

如果您使用的是 .net 2.0+，我只会使用泛型：

IList<string> list = new List<string>();

这应该会给你你想要的一切。

【讨论】：

【解决方案3】：

IList.Add(object) 可以接受字符串以外的参数——它可以接受任何类型。所以如果你声明你的接口实现只接受字符串，它就不再符合接口规范，因为现在我不能传入 Stream 例子。

Variance 可以以 other 方式工作：如果接口方法被声明为接受字符串，那么接受对象就可以了，因为字符串也是对象，因此对接口方法的任何输入也可以成为您的实施可接受的输入。（但是，您仍然必须提供带有接受字符串的方法的显式接口实现，因为在 C# 中，接口方法实现与接口方法声明完全匹配。）

【讨论】：

【解决方案4】：

IList 基本上指定的是您可以调用Add 并将任何对象作为参数传递，从一个装箱的Int 到另一个IList 到System.DivideByZeroException。如果你只提供一个Add( string ) 方法，你就没有满足这个要求，因为你只能添加字符串。

换句话说，您将无法调用StringCollection.Add( new Object() );，如果接口实现正确，这应该是完全可行的。 :D

【讨论】：