数组中自动实现的接口

Question

我读了一本书"CLR via C# Fourth Edition"。我无法理解一种说法：

So, for example, if you have the following line of code:
FileStream[] fsArray;
then when the CLR creates the FileStream[] type, it will cause this type to automatically implement the IEnumerable<FileStream>, ICollection<FileStream>, and IList<FileStream> interfaces. Furthermore, the FileStream[] type will also implement the interfaces for the base types: IEnumerable<Stream>, IEnumerable<Object>, ICollection<Stream>, ICollection<Object>, IList<Stream>, and IList<Object>.

我用这段代码测试了这条语句：

FileStream[] fsArray = new FileStream[0];

string s = null;
foreach (var m in fsArray.GetType().GetInterfaces())
    s += m.ToString() + Environment.NewLine;

结果，我得到了这个：

System.ICloneable
System.Collections.IList
System.Collections.ICollection
System.Collections.IEnumerable
System.Collections.IStructuralComparable
System.Collections.IStructuralEquatable
System.Collections.Generic.IList`1[System.IO.FileStream]
System.Collections.Generic.ICollection`1[System.IO.FileStream]
System.Collections.Generic.IEnumerable`1[System.IO.FileStream]
System.Collections.Generic.IReadOnlyList`1[System.IO.FileStream]
System.Collections.Generic.IReadOnlyCollection`1[System.IO.FileStream]

IEnumerable<Stream> 和其他的没有实现！我在某处弄错了吗？还是 Jeffrey Richter 弄错了？

此外，我认为它是无意义的。因为数组支持协方差。

Answer 1

There is no implementation of IEnumerable and others!

没有。然而，IList<Stream> streamList = fsArray; 会起作用。您可以按预期使用 streamList，但如果您尝试对数组执行无效的操作（只要数组是从零开始且具有单一维度 -"SZ arrays" 用微软的话来说——否则是不允许的）。

想看更糟的东西吗？

var listMap = typeof(List<FileStream>).GetInterfaceMap(typeof(IList<FileStream>)); // This works fine.
var arrMap = typeof(typeof(FileStream[]).GetInterfaceMap(typeof(IList<FileStream>)); // This throws `ArgumentException`

所以在这方面，FileStream[]甚至没有实现IList<FileStream>；如果确实如此，那么上面的行肯定应该有效。

从 .NET 4.0 开始，我们得到了一条有趣的线索。在此之前，ArgumentException 会收到 "Interface not found" 的消息，这与我们尝试在 int 或 string[] 上获取该接口时的情况相同。现在是 "Interface maps for generic interfaces on arrays cannot be retrived." [原文如此]

如果我们尝试获取 IList<Stream> 的接口映射而不是 IList<bool>.

等完全不受支持的接口，它也会给我们这个

这里发生了一些不寻常的事情。

实际上，FileStream[] 根本不直接支持任何通用接口，就像 class 或 struct 一样。

取而代之的是一个名为 SZArrayHelper 的存根 class，它在运行时为从零开始的一维数组提供这些接口。 .NET Core Version 上的评论内容丰富：

//----------------------------------------------------------------------------------------
// ! READ THIS BEFORE YOU WORK ON THIS CLASS.
// 
// The methods on this class must be written VERY carefully to avoid introducing security holes.
// That's because they are invoked with special "this"! The "this" object
// for all of these methods are not SZArrayHelper objects. Rather, they are of type U[]
// where U[] is castable to T[]. No actual SZArrayHelper object is ever instantiated. Thus, you will
// see a lot of expressions that cast "this" "T[]". 
//
// This class is needed to allow an SZ array of type T[] to expose IList<T>,
// IList<T.BaseType>, etc., etc. all the way up to IList<Object>. When the following call is
// made:
//
//   ((IList<T>) (new U[n])).SomeIListMethod()
//
// the interface stub dispatcher treats this as a special case, loads up SZArrayHelper,
// finds the corresponding generic method (matched simply by method name), instantiates
// it for type <T> and executes it. 
//
// The "T" will reflect the interface used to invoke the method. The actual runtime "this" will be
// array that is castable to "T[]" (i.e. for primitivs and valuetypes, it will be exactly
// "T[]" - for orefs, it may be a "U[]" where U derives from T.)
//----------------------------------------------------------------------------------------

事情就是这样。如果您尝试将 fsArray 转换为 IList<Stream>，那么您会得到这个 class 来为您执行调用。如果你调用 GetInterfaces() 你会得到类似的存根代码，只提供与数组类型相关的代码。在任何一种情况下，fsArray 确实实现了您引用的书中提到的所有接口，但它的实现方式与 class 或 struct可以。

（类比一下 int 如何既可以是 32 位值的四个字节又可以是具有接口实现、方法覆盖等的 "full" 对象）

所以这本书是正确的，但您也没有遗漏任何东西，因为当类型实现接口时我们期望发生的一些事情并没有发生。

Furthermore, I think it is mean-less. Because Arrays support co-variance.

支持协方差并不意味着他们将实现给定的接口，反之亦然。特别是因为数组的（可以说是破坏的）协变与接口中的协变非常不同，并且早于它，而且实际上让数组实现通用接口也早于接口协变。

然而，决定 FileStream[] 确实应该实现 Stream[] 确实与数组协变有关（否则该决定将是非常错误的），但它需要额外的帮助SZArrayHelper 提供，而不是被它自动包含。

Answer 2

Because Arrays support co-variance.

因为数组是协变的，所以它们还必须实现元素基类的通用接口。换句话说，每个人都希望它能起作用：

    var a = new FileStream[] { new FileStream("a", FileMode.Create) };
    Stream[] b = a;                 // Fine, covariant
    var iterb = (IList<Stream>)b;   // Fine of course, actually iterates FileStreams

对 Stream[] 对象引用的赋值不会以任何方式改变对象，它仍然是一个 FileStream[]。所以这里的硬性要求是 FileStream[] 也实现了 IList<Stream>。和 IList<Object>。还有IEnumerable<Stream>，等等。

所以你真正发现的是反射并不能完美地模拟数组协变。为此它可以被原谅。数组 实际上 实现这些接口，CLR 只知道如何提供具有所需行为的替代对象。像鸭子一样嘎嘎打字。 this Q+A.

中有关此行为的更多信息

数组中自动实现的接口

Auto implemented interfaces in Arrays

c#

clr