类型协方差运行时错误答案

【问题标题】：Type Covariance runtime errors类型协方差运行时错误
【发布时间】：2016-07-25 13:33:42
【问题描述】：

Joseph Albahari 和 Ben Albahari (O'Reilly) 的 C# 6.0 简述。

版权所有 2016 Joseph Albahari 和 Ben Albahari，978-1-491-92706-9。

在第 123-124 页陈述了关于类型协方差：

数组，由于历史原因，数组类型支持协方差。这意味着如果 B 是 A 的子类（并且两者都是引用类型）。

例如：

Bear[] bears = new Bear[3]; 
Animal[] animals = bears; // OK

这种可重用性的缺点是元素分配可能会失败在运行时：

animals[0] = new Camel(); // Runtime error

这种错误背后的原因是什么？如果将 Bear 实例分配给 Animal 实例，会抛出运行时错误？我不明白为什么应该这样做（通过允许这样的分配，编译器需要负责说明“好吧，我会让你用这个对象做动物可以做的一切。”由于熊是动物，这会导致没有任何问题。

我创建了自己的场景来测试上述内容：

public class X
{
    public int Num { get; set; }

    public void Method_1()
    {
        Console.WriteLine("X");
    }

    public virtual void Method_2()
    {
        Console.WriteLine(Num);
    }
}

public class Y : X
{
    public Y()
    {
        Num = 1000;
    }
}

X[] arrayX = new X[] { new X { Num = 1000 }, new X { Num = 999 }, new X { Num = 51762 } };
Y[] arrayY = new Y[] { new Y { Num = 5 }, new Y { Num = 6 }, new Y { Num = 7 } };

X x = new X { Num = 1000 };
Y y = new Y { Num = 50 };

x = y;

arrayX = arrayY;

arrayX[2] = new Y { Num = 1 };

// will print 5,6,1 - no runtime errors faced
foreach (var e in arrayX)
    Console.WriteLine(e.Num);

我相信上面的 sn-p 模仿了书中的例子 - 但我的 sn-p 没有运行时错误。

我错过了什么？正如书中所述，animals[0] = new Camel(); 应该如何引发运行时错误？

【问题讨论】：

animals 数组看起来像一组动物，但实际上是一组熊。您不能将骆驼添加到一系列熊中（显然熊会吃掉骆驼）。您的示例有动物 (X) 和熊 (Y)，但缺少像骆驼这样的第二个子类。

标签： c# covariance

【解决方案1】：

出现这种错误的原因是什么？

因为它试图将Camel 存储到运行时类型为Bear[] 的数组中。 Bear[] 类型的数组只能存储对Bear 或子类实例的引用。 Animal[] 的编译时类型仅表示它可能能够存储 Camel 引用，并且您从数组中获得的任何引用out肯定会是Animal 实例或子类。

你的例子是不同的。当我们去掉所有属性等（不相关的）时，你得到了：

X[] arrayX = new Y[3];
arrayX[2] = new Y();

这很好 - 它将对 Y 对象的引用存储在执行时间类型为 Y[] 的数组中。没问题。

要演示与本书相同的问题，您需要第三类：

class Z : X {}

X[] arrayX = new Z[3];
arrayX[2] = new Y(); // Bang - can't store a Y reference in a Z[]

【讨论】：

@Veverke：我不确定你的意思 - 但我现在正在查看你的更多相关示例。
嗨乔恩，我的问题是关于本书的声明animals[0] = new Camel(); // Runtime error。
@Veverke 这就是 Jon 的回答。
没错，我记得这个例子只处理了一个派生类的动物。但它处理 2，并且在运行时数组类型将在 Bear 上关闭这一事实开始澄清事情。

【解决方案2】：

您的 X 和 Y 示例与书中的示例完全不同。如果您想模仿书中的那个，请创建抽象基类 X，然后让 Y 和 Z 派生自它。然后，玩弄它。书中的一个暗示：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Bear[] bears = new Bear[3];
        Animal[] animals = bears;
        animals[0] = new Camel(); //will throw on runtime
    }
}

public abstract class Animal { }

public class Camel : Animal { }

public class Bear : Animal { }

正如 Jon 已经说过的，animals 的运行时类型将是 Bear[]，它根本无法存储 Camel 的实例。另请注意，这可能是协变数组转换的错误，但不会发生在 List 等其他集合中：

        List<Bear> bearsList = new List<Bear>();
        List<Animal> animalsList = bearsList; //won't compile because of this error
        animalsList[0] = new Camel();

【讨论】：

【解决方案3】：

在下面一行：

Animal[] animals = bears;

你只是隐藏你的Bear[]到Animal[]中。

注意我说的是隐藏，因为你实际上并没有创建一个新数组。

bears 和animals 都指向同一个Bear[]，唯一的区别是animals 将该引用隐藏为Animal[]。

编译器不知道这一点。

对于编译器，如果您想在animals 上存储Dolphin 或Lion，它会允许您这样做，因为所有这些元素都是Animal 类型。

但是运行时会抱怨。

由于animals 隐藏了Bear[]，因此不允许添加Camel。

虽然Bear和Camel都继承自Animal，但它们是两种不同的类型。

【讨论】：

【解决方案4】：

对于此代码：

Animal[] bears = new Bear[3];

如果您在 VS 中安装了 Resharper，它会给出相同的警告：

从 Bear[] 到 Animal[] 的协变数组转换可能会导致运行时写操作异常。

如果使用 IList 等 Generic：

IList<Animal> bears = new List<Bear>();
bears.Add(new Camel());

第一行不会让你编译，这样更安全，可以防止可能的运行时异常。

【讨论】：