北大青鸟鲁广校区老师为你讲解C#泛型方法的类型推断。

这里所谓的“泛型方法的类型推断”，指的是根据已有的方法实参的类型，推断出泛型方法的类型实参。例如一个泛型方法 void Method(T[] args)，如果我给出方法实参类型是 int[]，那么希望能够推断出 T = int。

举个复杂点的例子，对于下面的泛型方法定义：

void Method(IList a, params T[] args);

再给出参数类型为：

{ typeof(IList), typeof(int[]) } { typeof(IList), typeof(int[]) } { typeof(IList), typeof(int[][]) }

我希望能够正确的推断出 T 的类型分别为 int、int[] 和 int[]。

后来参考了《CSharp Language Specification》v5.0 中 7.5.2 类型推断 一节，规范中给出了 C# 中进行类型推断的两阶段算法，算法分为两阶段主要是为了支持实参表达式和匿名函数的推断，而我的需求则要简单很多，只要支持普通的参数就可以了。又参考了 7.5.2.13 方法组转换的类型推断 一节，终得到了下面的简化算法。

先对几个名词进行区分：类型形参、类型实参、方法形参和方法实参。

对于泛型方法定义 void Method(T a)，其中的 T 是类型形参，T a 是方法形参。

对于相应的封闭泛型方法的调用 Method(10)，其中的 int 就是类型实参，10 就是方法实参。

泛型方法的类型推断，从形式上来定义，就是对给定泛型方法 Tr M(T1 x1, …, Tm xm)，其中 Tr 是返回值，X1, …, Xn 是类型形参，T1, …, Tm 是方法形参，和一个委托类型 D(U1 x1, …, Um xm)，找到一组类型实参 S1, …, Sn，使表达式 M 与 D 兼容(D 可由 M 隐式转换而来)。

该算法先认为所有 Xi 均未固定(即没有预设值)，并从 D 的每个实参类型 Ui 到 M 的对应形参类型 Ti 进行下限推断(前提是 Ti 包含类型形参，即 ContainsGenericParameters == true)，但是如果 xi 为 ref 或 out 形参，则从 Ui 到 Ti 进行推断。如果没有为任何 Xi 找到界限，则类型推断将失败。否则，所有将 Xi 均固定到对应的 Si，它们是类型推断的结果。下面给出详细的推断算法，这里的算法经过了我的修改，与原规范并不完相同。

1. 下限推断

这里的下限推断指的是对于给定的实参类型 U，找到合适的形参类型 V，使得 V.IsImplicitFrom(U)。

按如下所述从类型 U 到类型 V 进行下限推断：

如果 V 是 Xi 之一，则将 U 添加到 Xi 的下限界限集中。

否则，如果 V 为 V1? 类型，而 U 为 U1? 类型，则从 U1 到 V1 进行下限推断。

否则，如果 V 是数组类型 V1[…]，U 是具有相同秩的数组类型 U1[…]，或者 V 是一个 IEnumerable、ICollection 或 IList，U 是一维数组类型 U1[]，则从 U1 到 V1 进行下限推断。

否则，如果 V 是构造类、结构、接口或委托类型 C，并且存在一类型 C ，使 U 等于、(直接或间接)继承自或者(直接或间接)实现 C(“一性”限制表示对于 interface C{} class U: C, C{}，不进行从 U 到 C 的推断，因为 U1 可以是 X 或 Y。)，则从每个 Ui 到对应的 Vi 进行推断，推断依赖于 C 的第 i 个类型参数：

如果该参数是协变的，则进行下限推断。

如果该参数是逆变的，则进行上限推断。

如果该参数是固定的，则进行推断。

否则，不进行任何推断。

2. 推断

这里的推断指的是对于给定的实参类型 U，找到合适的形参类型 V，使得 U == V。

按如下所述从类型 U 到类型 V 进行推断：

如果 V 是 Xi 之一，则将 U 添加到 Xi 的界限集中。

否则，通过检查是否存在以下任何一种情况来确定集合 V1…Vk 和 U1…Uk ：

V 是数组类型 V1[…] ， U 是具有相同秩的数组类型 U1[…]。

V 是类型 V1?，U 是类型 U1?。

V 是构造类型 C 并且 U 是构造类型 C 。

如果存在以上任意情况，则从每个 Ui 到对应的 Vi 进行推断。

否则，不进行任何推断。

3. 上限推断

这里的上限推断指的是对于给定的实参类型 U，找到合适的形参类型 V，使得 U.IsImplicitFrom(V)。

按如下所述从类型 U 到类型 V 进行上限推断：

如果 V 是 Xi 之一，则将 U 添加到 Xi 的上限界限集中。

否则，如果 V 为 V1? 类型，而 U 为 U1? 类型，则从 U1 到 V1 进行上限推断。

否则，如果 V 是数组类型 V1[…]，U 是具有相同秩的数组类型 U1[…]，或者 V 是一维数组类型 V1[]，U 是一个 IEnumerable、ICollection 或 IList，则从 U1 到 V1 进行上限推断。

否则，如果 U 是构造类、结构、接口或委托类型 C，V 是等于、(直接或间接)继承自或者(直接或间接)实现一类型 C 的类、结构、接口或委托类型(“一性”限制表示如果我们有 interface C{} class V: C>, C>{}，则不进行从 C 到 V 的推断。也不进行从 U1 到 X 或 Y 的推断。)，则从每个 Ui 到对应的 Vi 进行推断，推断依赖于 C 的第 i 个类型参数：

如果该参数是协变的，则进行上限推断。

如果该参数是逆变的，则进行下限推断。

如果该参数是固定的，则进行推断。

否则，不进行任何推断。

4. 固定

固定是为了根据之前的算法得到的界限集，推断出类型参数的合适的值。

具有界限集的类型变量 Xi 按如下方式固定：

候选类型集 Ui 是在 Xi 的界限集中的所有类型的集合。

然后我们依次检查 Xi 的每个界限：对于 Xi 的每个界限 U，将与 U 不同的所有类型 Ui 都从候选集中移除(要求 U == Ui)。对于 Xi 的每个下限 U，将不存在从 U 进行的隐式转换的所有类型 Ui 都从候选集中移除(要求 Ui.IsImplicitFrom(U))。对于 Xi 的每个上限 U，将不存在从其到 U 进行的隐式转换的所有类型 Ui 都从候选集中移除(要求 U.IsImplicitFrom(Ui))。

如果在剩下的候选类型 Ui 中，存在一类型 V，该类型可由其他所有候选类型经隐式转换而来，则将 Xi 固定到 V(也就是说，要求 V 是其中通用的类型)。

否则，类型推断将失败。

以上就是泛型方法的类型推断算法，其中只考虑了方法实参和方法形参一一对应的情况，如果需要处理 params T[] 参数，则需要对后一个参数进行特殊处理，并分别使用 T 和 T[] 进行一次类型推断。做两次类型推断，就是为了判断是否是方法的展开形式的调用。

或者说，对于泛型方法定义

void Method(T a, params T[] args);

如果参数为 { typeof(int), typeof(int[]) } 和 { typeof(nt[]), typeof(int[]) }，虽然 T[] 对应的实参是相同的，但推断出的 T 却是不同的，这就需要利用两次类型推断来处理。

这个算法的实现加上注释大概有 500 多行，这里就不再贴出，基本就是按照上面的 4 步来的，只是在一些细节上采用了更高效的做法。

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