为何C#的ValueTuple支持协变？自定义值类型却无法实现？

你观察到的这个现象很有意思——这其实不是CLR层面的协变支持，而是C#编译器给ValueTuple类型开的“后门”，是专门为它实现的特殊语法糖和转换逻辑，和接口/委托的协变机制完全是两回事。

先澄清：CLR根本不支持值类型的泛型协变 #

你说得没错，C#的协变（和逆变）确实只限于泛型接口和委托，而且还有额外限制：比如协变的类型参数必须是引用类型（所以IEnumerable<int>也不能隐式转成IEnumerable<object>，因为int是值类型）。值类型本身（包括自定义的泛型值类型）在CLR层面是没有协变支持的，这也是你自定义的MyValueTuple无法直接转换的根本原因。

ValueTuple的“协变”是编译器的特殊处理 #

ValueTuple是C#团队特意优化的类型，编译器为它内置了隐式转换的自动生成逻辑：当你尝试把ValueTuple<T1, T2>赋值给ValueTuple<U1, U2>时，编译器会检查每个对应的类型参数是否存在隐式转换（比如T1可以隐式转成U1，T2可以隐式转成U2），如果满足条件，编译器会自动生成转换代码——相当于帮你完成了创建新ValueTuple实例、把每个元素转换后赋值的过程。

比如你写的代码：

ValueTuple<string, string> s = new ValueTuple<string, string>("a", "b");
ValueTuple<object, string> o = s;

编译器实际会帮你转换成类似这样的代码：

ValueTuple<string, string> s = new ValueTuple<string, string>("a", "b");
ValueTuple<object, string> o = new ValueTuple<object, string>((object)s.Item1, s.Item2);

自定义值类型需要手动实现转换 #

如果你想让自己的MyValueTuple也支持类似的转换，就需要手动定义用户自定义隐式转换运算符。比如给你的MyValueTuple添加这样的代码：

struct MyValueTuple<T1, T2>
{
    public T1 Item1;
    public T2 Item2;
    public MyValueTuple(T1 item1, T2 item2)
    {
        Item1 = item1;
        Item2 = item2;
    }

    // 定义泛型隐式转换，支持类型参数的隐式转换
    public static implicit operator MyValueTuple<U1, U2>(MyValueTuple<T1, T2> source)
        where T1 : implicit operator U1(T1)
        where T2 : implicit operator U2(T2)
    {
        return new MyValueTuple<U1, U2>(source.Item1, source.Item2);
    }
}

添加这个转换后，你的赋值代码MyValueTuple<object, string> o = s;就能正常编译了——不过要注意，这个转换的约束是C# 7.3及以后才支持的，刚好符合你使用的Framework 4.8环境。

总结一下 #

• 接口/委托的协变是CLR层面的特性，值类型不参与；
• ValueTuple的“协变”赋值是C#编译器的专属优化，属于语法糖范畴；
• 自定义值类型没有这种编译器级别的特殊照顾，需要手动实现对应的隐式转换才能实现类似效果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Heinzi