c# - 为什么类类型参数的方差必须与其方法的返回/参数类型参数的方差匹配？

Question

以下提出投诉:

interface IInvariant<TInv> {}
interface ICovariant<out TCov> {
    IInvariant<TCov> M(); // The covariant type parameter `TCov'
                          // must be invariantly valid on
                          // `ICovariant<TCov>.M()'
}
interface IContravariant<in TCon> {
    void M(IInvariant<TCon> v); // The contravariant type parameter
                                // `TCon' must be invariantly valid
                                // on `IContravariant<TCon>.M()'
}

但我无法想象这在哪些地方不是类型安全的。 (snip*) 这是不允许这样做的原因，还是存在其他一些我不知道的违反类型安全的情况？

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* 诚然，我最初的想法是令人费解的，但尽管如此，回复还是非常彻底的，而且 @Theodoros Chatzigiannakis甚至以令人印象深刻的准确性剖析了我最初的假设。

除了回想起来的好耳光，我意识到我错误地认为 ICovariant::M 的类型签名仍然是 Func<IInvariant<Derived>>当它 ICovariant<Derived>分配给 ICovariant<Base> .然后，分配 M至 Func<IInvariant<Base>>来自 ICovariant<Base> 的看起来很好，但当然是非法的。为什么不直接禁止这最后一个明显非法的类型转换呢？ (我是这么想的)

我觉得这个错误的和切线的猜测有损于这个问题，因为 Eric Lippert还指出，但出于历史目的，被截断的部分:

The most intuitive explanation to me is that, taking ICovariant as an example, the covariant TCov implies that the method IInvariant<TCov> M() could be cast to some IInvariant<TSuper> M() where TSuper super TCov, which violates the invariance of TInv in IInvariant. However, this implication doesn't seem necessary: the invariance of IInvariant on TInv could easily be enforced by disallowing the cast of M.

Answer 1

让我们看一个更具体的例子。我们将对这些接口(interface)进行一些实现:

class InvariantImpl<T> : IInvariant<T>
{
}

class CovariantImpl<T> : ICovariant<T>
{
    public IInvariant<T> M()
    {
        return new InvariantImpl<T>();
    }
}

现在，让我们假设编译器没有提示这个并尝试以一种简单的方式使用它:

static IInvariant<object> Foo( ICovariant<object> o )
{
    return o.M();
}

到目前为止一切顺利。 o是ICovariant<object>并且该接口(interface)保证我们有一个可以返回 IInvariant<object> 的方法.我们不必在这里执行任何转换或转换，一切都很好。现在让我们调用方法:

var x = Foo( new CovariantImpl<string>() );

因为 ICovariant是协变的，这是一个有效的方法调用，我们可以用 ICovariant<string> 代替无论哪里需要 ICovariant<object>因为这种协方差。

但是我们有一个问题。里面Foo ，我们称之为ICovariant<object>.M()并期望它返回 IInvariant<object>因为这就是ICovariant界面说它会做。但它不能那样做，因为我们传递的实际实现实际上实现了 ICovariant<string>及其 M方法返回 IInvariant<string> ，与 IInvariant<object> 没有任何关系由于该接口(interface)的不变性。它们是完全不同的类型。