协方差

Question

有问题的结构/类：

public struct HttpMethod
{
    public static readonly HttpMethod Get = new HttpMethod("GET");
    public static readonly HttpMethod Post = new HttpMethod("POST");
    public static readonly HttpMethod Put = new HttpMethod("PUT");
    public static readonly HttpMethod Patch = new HttpMethod("PATCH");
    public static readonly HttpMethod Delete = new HttpMethod("DELETE");

    private string _name;

    public HttpMethod(string name)
    {
        // validation of name
        _name = name.ToUpper();
    }

    public static implicit operator string(HttpMethod method)
    {
        return method._name;
    }

    public static implicit operator HttpMethod(string method)
    {
        return new HttpMethod(method);
    }

    public static bool IsValidHttpMethod(string method)
    {
        // ...
    }

    public override bool Equals(object obj)
    {
        // ...
    }

    public override int GetHashCode()
    {
        return _name.GetHashCode();
    }

    public override string ToString()
    {
        return _name;
    }
}

以下代码触发了此问题：

public class HttpRoute
{
    public string Prefix { get; }
    public HttpMethod[] Methods { get; }

    public HttpRoute(string pattern, params HttpMethod[] methods)
    {
        if (pattern == null) throw new ArgumentNullException(nameof(pattern));
        Prefix = pattern;
        Methods = methods ?? new HttpMethod[0];
    }

    public bool CanAccept(HttpListenerRequest request)
    {
        return Methods.Contains(request.HttpMethod) && request.Url.AbsolutePath.StartsWith(Prefix);
    }
}

通过将HttpMethod结构更改为密封类来创建编译器错误。报告了return Methods.Contains(request.HttpMethod)的错误，请注意：request.HttpMethod在这种情况下为string。产生以下内容：

Error   CS1929  'HttpMethod[]' does not contain a definition for 'Contains' and the best extension method overload 'Queryable.Contains<string>(IQueryable<string>, string)' requires a receiver of type 'IQueryable<string>'

我的问题是为什么？我可以重新设计代码以使其工作，但我想知道为什么从struct更改为sealed类会产生这种奇怪的错误。

编辑：添加一组简化的示例代码（可在此处获取：https://dotnetfiddle.net/IZ9OXg）。请注意，在第二个类上注释 out 隐式运算符到字符串允许代码编译：

public static void Main()
{
    HttpMethod1[] Methods1 = new HttpMethod1[10];
    HttpMethod2[] Methods2 = new HttpMethod2[10];

    var res1 = Methods1.Contains("blah"); //works
    var res2 = Methods2.Contains("blah"); //doesn't work
}

public struct HttpMethod1
{
    public static implicit operator HttpMethod1(string method)
    {
        return new HttpMethod1();
    }

    public static implicit operator string (HttpMethod1 method)
    {
        return "";
    }

}

public class HttpMethod2
{
    public static implicit operator HttpMethod2(string method)
    {
        return new HttpMethod2();
    }

    //Comment out this method and it works fine
    public static implicit operator string (HttpMethod2 method)
    {
        return "";
    }

}

Answer 1

我知道的事情：

显然问题在于类型推断。
在第一种情况下，T被推断为HttpMethod1。
在结构案例中，没有从HttpMethod1[]到IEnumerable<string>的转换，因为协方差仅适用于引用类型。
在课堂案例中，没有从HttpMethod2[]转换为IEnumerable<string>，因为协方差仅适用于参考转化，这是用户定义的转化。

我怀疑但需要确认的事情：

关于我最后两点之间的细微差别的一点是混淆了类型推理算法。

更新：

它与协变阵列转换无关。即使没有数组转换，问题也会重现。
然而与协变接口转换有关。
它与字符串无关。（字符串通常有点奇怪，因为它们难以记住转换为IEnumerable<char>偶尔会混淆类型推断。）

这是一个显示问题的程序片段;更新您的转化以转换为C而不是字符串：

public interface IFoo<out T> {}
public class C {}
public class Program
{
    public static bool Contains<T>(IFoo<T> items, T item) 
    {
        System.Console.WriteLine(typeof(T));
        return true; 
    }
    public static void Main()
    {
        IFoo<HttpMethod1> m1 = null;
        IFoo<HttpMethod2> m2 = null;
        var res1 = Contains(m1, new C()); //works
        var res2 = Contains(m2, new C()); //doesn't work
    }
    }

这看起来像是类型推断中的一个可能的错误，如果是，那是我的错;如果是这样的话会有很多道歉。可悲的是，我今天没有时间进一步研究它。你可能想在github上打开一个问题，让一个人仍然以此为生。我会着迷于了解结果是什么，以及它是否是设计或推理算法实现中的错误。

Answer 2

首先，这是结构和类之间观察到的行为差异。您已经“密封”了您的课程这一事实并不影响这种情况下的结果。

此外，我们知道以下语句将按照预期的方式编译为声明为struct和class的HttpMethod类型，这要归功于隐式运算符。

string method = HttpMethods[0];

处理数组引入了一些不太了解的编译器细微差别。

协方差

当HttpMethod是一个类（引用类型）时，使用一个数组，如HttpRoute.HttpMethods 数组协方差（12.5 C# 5.0 Language Spec）开始发挥作用，允许HttpMethod [x]被处理作为对象。协方差将尊重内置的隐式引用转换（例如类型继承或转换为对象），它将尊重显式运算符，但它不会尊重或寻找用户定义的隐式运算符。（虽然有点模糊，实际的spec文档特别列出默认的隐式运算符和显式运算符，但它没有提到用户定义的运算符，但是看到其他所有内容都是如此高度指定，你可以推断出不支持用户定义的运算符。）< / em>的

基本上协方差优先于许多通用类型评估。稍等一下。

数组协方差特别不会扩展到值类型的数组。例如，不存在允许将int []视为对象[]的转换。

因此，当HttpMethod是一个struct（值类型）时，协方差不再是问题，并且System.Linq命名空间中的以下通用扩展将适用：

public static bool Contains<TSource>(this IEnumerable<TSource> source, TSource value);

因为您传入了字符串比较器，所以Contains语句的计算方法如下：

public static bool Contains<string>(this IEnumerable<string> source, string value);

当HttpMethod是一个类（引用类型）时，由于协方差，它的当前形式的HttpMethod []仅与Object []相当，因此与IEnumerable相当，但不是IEnumerable＆lt; T＆gt ;,为什么不呢？因为编译器需要能够确定生成IEnumerable＆lt;的通用实现的类型。 T>并确定它是否可以执行从对象到T的显式转换。换句话说，编译器无法确定T是否可以绝对是一个字符串，因此它找不到我们期望的Linq扩展方法中的匹配。

那么你能做些什么呢？ （！不是这个！） 第一个常见的尝试可能是尝试使用.Cast＆lt; string＆gt;（）将HttpMethod实例强制转换为字符串以进行比较：

return HttpMethods.Cast<string>().Contains(request.Method) && request.Url.AbsolutePath.StartsWith(Prefix);

你会发现这不起作用。即使Cast的参数＆lt; T>是IEnumerable类型，而不是IEnumerable＆lt; T>。它允许您使用未使用LINQ实现IEnumerable的通用版本的旧集合。投＆LT; T>仅用于通过评估引用类型的常见原点或值类型的Un-Boxing过程将非泛型对象转换为其“真实”类型。如果Boxing and Unboxing (C# Programming Guide)仅适用于值类型（结构），并且由于我们的HttpMethod类型是引用类型（类），HttpMethod和String之间唯一的共同原点是Object。在HttpMethod上没有接受Object的隐式或甚至显式运算符，因为它不是值类型，编译器可以使用的内置非框运算符中没有。

请注意，此Cast＆lt;＆gt;在HttpMethod是一个值类型（类）时，在这种情况下运行时将失败，编译器将很乐意让它构建。

最终解决方法

而不是演员＆lt; T>或者依赖隐式转换，我们需要强制HttpMethods数组中的元素显式地强制转换为字符串（这仍将使用隐式运算符！）但是Linq再次制作这是一项微不足道但又必要的任务：

return HttpMethods.Select(c => (string)c).Contains(request.Method) && request.Url.AbsolutePath.StartsWith(Prefix);

将struct更改为sealed类时，隐式转换失败

2 个答案:

协方差

最终解决方法