Преобразовать список<DerivedClass> в список<BaseClass>

Question

Хотя мы можем наследовать от базового класса / интерфейса, почему мы не можем объявить List<> используя тот же класс / интерфейс?

interface A
{ }

class B : A
{ }

class C : B
{ }

class Test
{
    static void Main(string[] args)
    {
        A a = new C(); // OK
        List<A> listOfA = new List<C>(); // compiler Error
    }
}

Есть ли какой-нибудь обходной путь?

Answer 1

Способ заставить эту работу перебрать список и привести элементы. Это можно сделать с помощью ConvertAll:

List<A> listOfA = new List<C>().ConvertAll(x => (A)x);

Вы также можете использовать Linq:

List<A> listOfA = new List<C>().Cast<A>().ToList();

Answer 2

Прежде всего, прекратите использовать непонятные имена классов, такие как A, B, C. Используйте Животное, Млекопитающее, Жираф или Еду, Фрукты, Апельсин или что-то еще, где отношения ясны.

Тогда вы задаетесь вопросом: «Почему я не могу назначить список жирафов переменной списка типов животных, поскольку я могу назначить жирафа переменной типа животных? "

Ответ: предположим, вы могли бы. Что может пойти не так?

Ну, вы можете добавить тигра в список животных. Предположим, мы разрешаем вам поместить список жирафов в переменную, которая содержит список животных. Затем вы пытаетесь добавить тигра в этот список. Что просходит? Вы хотите, чтобы список жирафов содержал тигра? Вы хотите аварии? или вы хотите, чтобы компилятор защитил вас от сбоя, сделав присвоение незаконным в первую очередь?

Мы выбираем последнее.

Этот вид преобразования называется "ковариантным". преобразование. В C # 4 мы позволим вам делать ковариантные преобразования на интерфейсах и делегировать , когда известно, что преобразование всегда безопасно . Смотрите мои статьи в блоге о ковариации и контравариантности для деталей. (По этой теме будет новая статья в понедельник и четверг этой недели.)

Answer 3

Процитирую великое объяснение Эрика

  

Что происходит? Вы хотите, чтобы список жирафов содержал тигра? Вы хотите аварии? или вы хотите, чтобы компилятор защитил вас от сбоя, сделав присвоение незаконным в первую очередь?   Мы выбираем последнее.

Но что, если вы хотите выбрать для сбоя во время выполнения вместо ошибки компиляции? Обычно вы используете Cast < > или ConvertAll < > но тогда у вас будет 2 проблемы: он создаст копию списка. Если вы добавите или удалите что-то в новом списке, это не будет отражено в исходном списке. А во-вторых, это приводит к большим потерям производительности и памяти, поскольку создает новый список с существующими объектами.

У меня была та же проблема, и поэтому я создал класс-обертку, который может приводить общий список без создания совершенно нового списка.

В исходном вопросе вы можете использовать:

class Test
{
    static void Main(string[] args)
    {
        A a = new C(); // OK
        IList<A> listOfA = new List<C>().CastList<C,A>(); // now ok!
    }
}

а здесь класс-оболочка (+ метод расширения CastList для простоты использования)

public class CastedList<TTo, TFrom> : IList<TTo>
{
    public IList<TFrom> BaseList;

    public CastedList(IList<TFrom> baseList)
    {
        BaseList = baseList;
    }

    // IEnumerable
    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return BaseList.GetEnumerator(); }

    // IEnumerable<>
    public IEnumerator<TTo> GetEnumerator() { return new CastedEnumerator<TTo, TFrom>(BaseList.GetEnumerator()); }

    // ICollection
    public int Count { get { return BaseList.Count; } }
    public bool IsReadOnly { get { return BaseList.IsReadOnly; } }
    public void Add(TTo item) { BaseList.Add((TFrom)(object)item); }
    public void Clear() { BaseList.Clear(); }
    public bool Contains(TTo item) { return BaseList.Contains((TFrom)(object)item); }
    public void CopyTo(TTo[] array, int arrayIndex) { BaseList.CopyTo((TFrom[])(object)array, arrayIndex); }
    public bool Remove(TTo item) { return BaseList.Remove((TFrom)(object)item); }

    // IList
    public TTo this[int index]
    {
        get { return (TTo)(object)BaseList[index]; }
        set { BaseList[index] = (TFrom)(object)value; }
    }

    public int IndexOf(TTo item) { return BaseList.IndexOf((TFrom)(object)item); }
    public void Insert(int index, TTo item) { BaseList.Insert(index, (TFrom)(object)item); }
    public void RemoveAt(int index) { BaseList.RemoveAt(index); }
}

public class CastedEnumerator<TTo, TFrom> : IEnumerator<TTo>
{
    public IEnumerator<TFrom> BaseEnumerator;

    public CastedEnumerator(IEnumerator<TFrom> baseEnumerator)
    {
        BaseEnumerator = baseEnumerator;
    }

    // IDisposable
    public void Dispose() { BaseEnumerator.Dispose(); }

    // IEnumerator
    object IEnumerator.Current { get { return BaseEnumerator.Current; } }
    public bool MoveNext() { return BaseEnumerator.MoveNext(); }
    public void Reset() { BaseEnumerator.Reset(); }

    // IEnumerator<>
    public TTo Current { get { return (TTo)(object)BaseEnumerator.Current; } }
}

public static class ListExtensions
{
    public static IList<TTo> CastList<TFrom, TTo>(this IList<TFrom> list)
    {
        return new CastedList<TTo, TFrom>(list);
    }
}

Answer 4

Что касается того, почему это не работает, может быть полезно понять ковариацию и контравариантность .

Просто чтобы показать, почему это не должно работать, изменим предоставленный вами код:

void DoesThisWork()
{
     List<C> DerivedList = new List<C>();
     List<A> BaseList = DerivedList;
     BaseList.Add(new B());

     C FirstItem = DerivedList.First();
}

Должно ли это работать? Первый элемент в списке имеет тип «B», но тип элемента DerivedList - C.

Теперь предположим, что мы действительно хотим создать обобщенную функцию, которая работает со списком некоторого типа, который реализует A, но нам все равно, какой это тип:

void ThisWorks<T>(List<T> GenericList) where T:A
{

}

void Test()
{
     ThisWorks(new List<B>());
     ThisWorks(new List<C>());
}

Answer 5

Если вы используете IEnumerable вместо этого он будет работать (по крайней мере, в C # 4.0, я не пробовал предыдущие версии).Конечно, это всего лишь актерский состав, это все равно будет список.

Вместо того, чтобы -

List<A> listOfA = new List<C>(); // compiler Error

В исходном коде вопроса используйте -

IEnumerable<A> listOfA = new List<C>(); // compiler error - no more! :)

Answer 6

Вы можете использовать только списки только для чтения. Например:

IEnumerable<A> enumOfA = new List<C>();//This works
IReadOnlyCollection<A> ro_colOfA = new List<C>();//This works
IReadOnlyList<A> ro_listOfA = new List<C>();//This works

И вы не можете сделать это для списков, которые поддерживают сохранение элементов. Причина почему:

List<string> listString=new List<string>();
List<object> listObject=(List<object>)listString;//Assume that this is possible
listObject.Add(new object());

Что теперь? Помните, что listObject и listString на самом деле являются одним и тем же списком, поэтому listString теперь имеет элемент object - это не должно быть возможно, и это не так.

Answer 7

Лично мне нравится создавать библиотеки с расширениями классов

public static List<TTo> Cast<TFrom, TTo>(List<TFrom> fromlist)
  where TFrom : class 
  where TTo : class
{
  return fromlist.ConvertAll(x => x as TTo);
}

Answer 8

Поскольку C # не разрешает этот тип преобразования наследования на данный момент .

Answer 9

Это расширение блестящего ответа BigJim .

В моем случае у меня был класс NodeBase со словарем Children , и мне нужен был способ для общего поиска O (1) из дочерних элементов. Я пытался вернуть поле частного словаря в получателе Children , поэтому, очевидно, я хотел избежать дорогостоящего копирования / итерации. Поэтому я использовал код Bigjim, чтобы преобразовать Dictionary < независимо от конкретного типа > в общий Dictionary < NodeBase > :

// Abstract parent class
public abstract class NodeBase
{
    public abstract IDictionary<string, NodeBase> Children { get; }
    ...
}

// Implementing child class
public class RealNode : NodeBase
{
    private Dictionary<string, RealNode> containedNodes;

    public override IDictionary<string, NodeBase> Children
    {
        // Using a modification of Bigjim's code to cast the Dictionary:
        return new IDictionary<string, NodeBase>().CastDictionary<string, RealNode, NodeBase>();
    }
    ...
}

Это сработало хорошо. Однако в итоге я столкнулся с несвязанными ограничениями и в итоге создал абстрактный метод FindChild () в базовом классе, который вместо этого будет выполнять поиск. Как оказалось, это устранило необходимость в приведенном словаре в первую очередь. (Я смог заменить его простым IEnumerable для моих целей.)

Итак, вопрос, который вы можете задать (особенно если производительность - это проблема, запрещающая вам использовать .Cast < > или .ConvertAll < > ):

" действительно ли мне нужно привести всю коллекцию или я могу использовать абстрактный метод для хранения специальных знаний, необходимых для выполнения задачи, и, таким образом, избежать прямого доступа к коллекции? "

Иногда самое простое решение - лучшее.

Answer 10

Вы также можете использовать пакет NuGet System.Runtime.CompilerServices.Unsafe , чтобы создать ссылку на тот же список :

using System.Runtime.CompilerServices;
...
class Tool { }
class Hammer : Tool { }
...
var hammers = new List<Hammer>();
...
var tools = Unsafe.As<List<Tool>>(hammers);

Учитывая приведенный выше пример, вы можете получить доступ к существующим экземплярам Hammer в списке, используя переменную tools . Добавление экземпляров Tool в список вызывает исключение ArrayTypeMismatchException , поскольку tools ссылается на ту же переменную, что и hammers .