为什么 ToList<Interface> 不适用于值类型？

Question

如果我为值类型实现一个接口并尝试将其转换为它的接口类型列表，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> 方法来转换它，为什么？由于 IEnumerable 是通过集合的只读枚举，因此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并且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（参考），方差是实用的。因为值类型缺乏间接层，所以它们缺乏变体能力。

将以上内容与 LINQ 操作的工作原理结合起来：

A Cast 操作 upcasts/boxes 所有元素（如您所指出的，通过非泛型 IEnumerable 访问它们）然后验证序列中的所有元素都可以成功地 cast/unboxed 到提供的类型，然后就这样做了。 ToList 操作枚举序列，returns 来自该枚举的列表。

各司其职。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。

为什么 ToList<Interface> 不适用于值类型？

Why does ToList<Interface> not work for value types?

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