c# - 为什么 ToList 不适用于值类型？

Question

如果我为值类型实现一个接口(interface)并尝试将其转换为它的接口(interface)类型的列表，为什么这会导致错误而引用类型转换得很好？

这是错误:

Cannot convert instance argument type System.Collections.Generic.List<MyValueType> to System.Collections.Generic.IEnumerable<MyInterfaceType>

我必须明确地使用 Cast<T>转换它的方法，为什么？自 IEnumerable是通过集合的只读枚举，它不能直接转换对我来说没有任何意义。

下面是演示该问题的示例代码:

    public interface I{}

    public class T : I{}

    public struct V: I{}

    public void test()
    {
        var listT = new List<T>();
        var listV = new List<V>();

        var listIT = listT.ToList<I>();     //OK
        var listIV = listV.ToList<I>();     //FAILS to compile, why?

        var listIV2 = listV.Cast<I>().ToList(); //OK

    }

Answer 1

Variance (covariance or contravariance)不适用于值类型，仅适用于引用类型:

Variance applies only to reference types; if you specify a value type for a variant type parameter, that type parameter is invariant for the resulting constructed type. (MSDN)

引用类型变量中包含的值是引用(例如，地址)，数据地址具有相同的大小并以相同的方式解释，其位模式无需任何更改。

相比之下，值类型变量中包含的值不具有相同的大小或相同的语义。将它们用作引用类型需要装箱，而装箱需要编译器发出特定于类型的指令。编译器为任何可能类型的值类型发出装箱指令既不实用也不高效(有时甚至不可能)，因此完全不允许变体。

基本上，由于从变量到实际数据的额外间接层(引用)，方差是实用的。由于值类型缺少该间接层，因此它们缺少变体功能。

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将以上内容与 LINQ 操作的工作原理结合起来:

Cast 操作向上转换/装箱所有元素(通过非泛型 IEnumerable 访问它们，正如您所指出的)然后验证序列中的所有元素可以成功地转换/取消装箱到提供的类型，然后就可以做到这一点。 ToList 操作枚举序列并从该枚举返回一个列表。

每个人都有自己的工作。如果(比方说)ToList 完成了两者的工作，那么它就会有两者的性能开销，这对于大多数其他情况来说是不可取的。