为什么'ref'和'out'不支持多态？

Question

请考虑以下事项:

class A {}

class B : A {}

class C
{
    C()
    {
        var b = new B();
        Foo(b);
        Foo2(ref b); // <= compile-time error: 
                     // "The 'ref' argument doesn't match the parameter type"
    }

    void Foo(A a) {}

    void Foo2(ref A a) {}  
}

为什么会发生上述编译时错误？两者ref和out参数都会发生这种情况.

Answer 1

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更新:我使用此答案作为此博客条目的基础:

为什么ref和out参数不允许类型变化？

有关此问题的更多评论,请参阅博客页面.谢谢你提出的好问题.

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让我们假设你有课Animal,Mammal,Reptile,Giraffe,Turtle和Tiger,具有明显的子类关系.

现在假设你有一个方法void M(ref Mammal m). M可以读写m.

你能把类型的变量传递Animal给M？

不.该变量可以包含a Turtle,但M会假设它只包含哺乳动物.A Turtle不是Mammal.

结论1:ref参数不能"更大".(动物比哺乳动物多,所以变量越来越大,因为它可以包含更多东西.)

你能把类型的变量传递Giraffe给M？

号M可以写入m,并且M可能要编写一个Tiger成m.现在你已经把一个Tiger变量放入一个实际上是类型的变量中Giraffe.

结论2:ref参数不能"变小".

现在考虑N(out Mammal n).

你能把类型的变量传递Giraffe给N？

号N可以写n,也N可能想写一个Tiger.

结论3:out参数不能"变小".

你能把类型的变量传递Animal给N？

嗯.

好吧,为什么不呢？ N无法读取n,它只能写给它,对吧？你写一个Tiger类型的变量,Animal你已经设置好了吧？

错误.该规则不是" N只能写入n".

简要说明如下:

1)在正常返回之前N必须写入.(如果抛出,所有投注均已关闭.)nNN

2)在从中读取内容之前N必须写一些n内容n.

这允许这一系列事件:

• 声明一个x类型的字段Animal.
• x作为out参数传递给N.
• N写入Tiger到n,这是一个别名x.
• 在另一个线程,有人写了一Turtle成x.
• N试图读取内容n,并发现Turtle它认为是类型的变量Mammal.

显然,我们想把它变成非法的.

结论4:out参数不能变得"更大".

最后的结论:参数和参数都ref不会out改变它们的类型.否则就是破坏可验证的类型安全性.

如果基本类型理论中的这些问题让您感兴趣,请考虑阅读我关于协方差和逆变在C#4.0中如何工作的系列.

Answer 2

因为在这两种情况下,您必须能够为ref/out参数赋值.

如果你试图将b作为参考传递给Foo2方法,并且在Foo2中你试图确定a = new A(),这将是无效的.
同样的原因,你不能写:

B b = new A();

Answer 3

你正在努力解决协方差(和逆变)的经典OOP问题,请参阅维基百科:就像这个事实可能违背直觉期望一样,在数学上不可能允许替换派生类来代替基类的可变(可赋值)参数(和也是容器,其项目是可分配的,出于同样的原因),同时仍然尊重Liskov的原则.为什么会这样,在现有答案中勾勒出来,并在这些维基文章及其链接中进行更深入的探讨.

OOP语言似乎这样做,同时保持传统的静态类型安全是"作弊"(插入隐藏的动态类型检查,或要求编译时检查所有来源检查); 根本的选择是:要么放弃这种协方差并接受从业者的困惑(如C#在这里做的那样),要么转向动态类型化方法(作为第一个OOP语言,Smalltalk,确实如此),或者转向不可变(单一 - 赋值)数据,就像函数式语言一样(在不变性的情况下,你可以支持协方差,还可以避免其他相关的谜题,例如你在可变数据世界中不能拥有Square子类Rectangle这一事实).

Answer 4

考虑：

class C : A {}
class B : A {}

void Foo2(ref A a) { a = new C(); } 

B b = null;
Foo2(ref b);

它会违反类型安全

Answer 5

虽然其他响应已经简洁地解释了这种行为背后的原因，但我认为值得一提的是，如果您确实需要做这种性质的事情，您可以通过将 Foo2 变成通用方法来完成类似的功能，如下所示：

class A {}

class B : A {}

class C
{
    C()
    {
        var b = new B();
        Foo(b);
        Foo2(ref b); // <= no compile error!
    }

    void Foo(A a) {}

    void Foo2<AType> (ref AType a) where AType: A {}  
}