为什么Animals[] Cat[5] =新Cat[5]编译，而List<Animal> List<Cat>=新List<Cat>()不编译？

Question

乔恩·斯基特在他的著作“深度的C#”中试图回答以下问题：

为什么我不能将List<string>转换为List<object>？

为了解释这一点，他从一个代码片段开始，其中包括以下两行：

Animal[] animals = new Cat[5]; //Ok. Compiles fine!            
List<Animal> animals = new List<Cat>(); //Compilation error!

正如注释所述，第一个是编译精细，第二个是编译错误。我不太明白原因。Jon解释了这一点，只说第一个是因为在.NET中数组是协变的，而第二个是不编译的，因为泛型不是协变的(相反，它们是不变的)。而且，数组在.NET中是协变的，因为数组在Java中是协变的，而.NET使其类似于Java。

我对这个简短的答案并不完全满意。我想更详细地了解它，了解编译器是如何处理这种差异的，以及它是如何生成IL和all的。

此外，如果我写(摘自这本书本身)：

Animal[] animals = new Cat[5]; //Ok. Compiles fine!
animals.Add(new Turtle()); //this too compiles fine!

它编译得很好，但在运行时失败了。如果它必须在运行时失败(这意味着我写的东西没有意义)，那么为什么它首先要编译呢？我是否可以在代码中使用实例animals，并且运行时也没有错误？

Answer 1

数组在.NET中有一个奇怪的变化历史，在CLR的2.0版本和C# 4.0中添加了对方差的适当支持。然而，数组始终具有协变行为。

Eric在博客帖子中详细介绍了这一点。

有趣的一点是：

从C# 1.0开始，元素类型是引用类型的数组是协变量的。这是完全合法的： Animal[]动物=新Giraffe10； 由于长颈鹿比动物小，并且“make a array”是类型上的协变操作，所以Giraffe[]比Animal[]小，所以实例适合这个变量。 不幸的是，这种特殊的协方差被打破了。它被添加到CLR中，因为Java需要它，而CLR设计人员希望能够支持类似Java的语言。然后，我们将其添加到C#中，因为它位于CLR中。这个决定当时很有争议，我对此不太高兴，但我们现在无能为力。

我自己加的重点。

Answer 2

如果它必须在运行时失败，那么为什么它首先要编译？

这正是数组协方差被打破的原因。事实上，我们允许它意味着我们允许在编译时被捕获的错误被忽略，而在运行时被捕获。

我对这个简短的答案并不完全满意。我想更详细地了解它，并深入了解编译器如何处理这种差异.

编译器非常容易地处理这种差异。编译器有大量的代码来确定一种类型何时与另一种类型兼容。该代码的一部分处理数组到数组的转换。该代码的一部分处理泛型到泛型转换。代码是规范相关行的直接转换。

..。以及它是如何产生IL和所有的。

没有必要为协变数组转换生成任何IL。为什么我们需要为两个兼容引用的类型之间的转换生成IL？--这就像问我们为将字符串转换为对象所生成的IL是什么。字符串已经是一个对象，因此没有生成任何代码。

Answer 3

我认为consider解释得相当好，但是如果您需要"Ahah“这个时刻，请考虑泛型是如何工作的。

在大多数情况下，像List<>这样的泛型类在外部被视为一个普通类。例如，当您说List<string>()时，编译器表示ListString() (它包含字符串)，编译器不能聪明地通过转换其内部集合的项将ListString转换为ListObject。

从阅读MSDN博客文章可以看出，在使用委托和接口时，.NET 4.0支持协方差和反向方差。它还在第二句中提到Eric的文章。