泛型层级接口实现问题：如何修正代码编译错误？

问题场景 #

以下代码无法正常编译，需要修改TestRowViewModel或BucketT使其运行：

public interface IBase
{
    public string BaseContent { get; }
}

public interface IHierarchy<T> : IBase
    where T : IBase
{
    public List<T> Children { get; }
}

public class TestRowViewModel1 : IHierarchy<TestRowViewModel1>, IBase
{
    public List<TestRowViewModel1> Children => [...];

    public string BaseContent => [...];
}

public class TestRowViewModel2 : IHierarchy<IBase>, IBase
{
    public List<IBase> Children => [...];

    public string BaseContent => [...];
}

public class BucketConfig
{
    public List<BucketT<IHierarchy<IBase>>> BucketList { get; } = new List<BucketT<IHierarchy<IBase>>>();

    public BucketConfig()
    {
        var test1 = new BucketT<TestRowViewModel1>(); // [1]
        var test2 = new BucketT<TestRowViewModel2>(); // 编译通过
        this.BucketList.Add(test1);                   // [2]
        this.BucketList.Add(test2);                   // [3]
   }
}

public class BucketT<T>
    where T : IHierarchy<IBase>, IBase
{

}

编译错误信息 #

• [1] CS0311: TestRowViewModel1无法用作泛型类型或方法BucketT<T>的类型参数T。不存在从TestRowViewModel1到IHierarchy<IBase>的隐式引用转换。
• [2] CS1503: 无法将TestRowViewModel1转换为BucketT<IHierarchy<IBase>>。
• [3] CS1503: 无法将TestRowViewModel2转换为BucketT<IHierarchy<IBase>>。

修复方案 #

核心问题 #

1. TestRowViewModel1实现的是IHierarchy<TestRowViewModel1>，但BucketT<T>要求T必须实现IHierarchy<IBase>。默认泛型接口是不变的，所以IHierarchy<TestRowViewModel1>不能自动转成IHierarchy<IBase>。
2. BucketT<T>本身也是不变的，哪怕TestRowViewModel2实现了IHierarchy<IBase>，BucketT<TestRowViewModel2>也没法转成BucketT<IHierarchy<IBase>>。

具体修改步骤 #

方案一：用协变接口解决（推荐，保留强类型）

1. 让IHierarchy<T>支持协变

修改IHierarchy<T>的定义，给泛型参数加out关键字，同时把Children的类型从List<T>改成支持协变的IEnumerable<T>：

public interface IHierarchy<out T> : IBase
    where T : IBase
{
    public IEnumerable<T> Children { get; }
}

注：如果必须保留List<T>，可以在实现类里用显式接口实现，对外暴露IEnumerable<T>：

public class TestRowViewModel1 : IHierarchy<TestRowViewModel1>, IBase
{
    public List<TestRowViewModel1> Children => [...];
    IEnumerable<TestRowViewModel1> IHierarchy<TestRowViewModel1>.Children => Children;
    public string BaseContent => [...];
}

2. 让BucketT支持协变

因为类不能直接做协变，所以把BucketT改成协变接口，再用类实现它：

// 定义协变接口
public interface IBucketT<out T> 
    where T : IHierarchy<IBase>, IBase
{
}

// 实现类
public class BucketT<T> : IBucketT<T>
    where T : IHierarchy<IBase>, IBase
{
}

3. 调整BucketConfig的BucketList类型

把BucketList的类型改成List<IBucketT<IHierarchy<IBase>>>：

public class BucketConfig
{
    public List<IBucketT<IHierarchy<IBase>>> BucketList { get; } = new List<IBucketT<IHierarchy<IBase>>>();

    public BucketConfig()
    {
        var test1 = new BucketT<TestRowViewModel1>();
        var test2 = new BucketT<TestRowViewModel2>();
        this.BucketList.Add(test1);
        this.BucketList.Add(test2);
    }
}

方案二：放弃强类型约束（简单直接）

如果不想改接口协变，可以创建一个非泛型的基接口，让BucketT<T>继承它：

// 非泛型基接口
public interface IBucket { }

public class BucketT<T> : IBucket
    where T : IHierarchy<T>, IBase // 放宽约束，只要实现IHierarchy<T>即可
{
}

// 修改BucketConfig的BucketList类型
public class BucketConfig
{
    public List<IBucket> BucketList { get; } = new List<IBucket>();

    public BucketConfig()
    {
        var test1 = new BucketT<TestRowViewModel1>();
        var test2 = new BucketT<TestRowViewModel2>();
        this.BucketList.Add(test1);
        this.BucketList.Add(test2);
    }
}

这种方法不需要修改原有接口的定义，但BucketList里的元素会失去泛型类型信息，后续使用需要强制转换。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Chris