foreach 和泛型编译器问题

Question

我使用了类似于以下的接口和类：

public interface IIdentity
{
    int Id { get; set; }
}

public class Identity : IIdentity
{
    public int Id { get; set; }
}

我正在创建Identity 类的实例并将其添加到List<Identity>（后来称为实例创建块）。

var identities = new List<IIdentity>();
identities.Add( new Identity { Id = 1 } );
identities.Add( new Identity { Id = 2 } );
identities.Add( new Identity { Id = 3 } );

然后使用identities如下：

foreach ( IIdentity identity in identities )
{
    Console.WriteLine( "Plug-in: {0}", identity.Id.ToString() );
}

最近我需要添加更多关于IIdentity 实例的数据，而无需对IIdentity 和Identity 进行任何修改。因此我添加了以下课程：

public class Wrapper<T> where T : class
{
    public T WrappedObject { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Order { get; set; }
}

并将实例创建块替换为以下内容：

var identities = new List<Wrapper<IIdentity>>();
identities.Add( new Wrapper<IIdentity> { WrappedObject = new Identity { Id = 1 }, Name = "John", Order = 1 } );
identities.Add( new Wrapper<IIdentity> { WrappedObject = new Identity { Id = 2 }, Name = "Jane", Order = 2 } );
identities.Add( new Wrapper<IIdentity> { WrappedObject = new Identity { Id = 3 }, Name = "Joe", Order = 3 } );

我期待我仍然需要对 foreach 块进行一些修改才能使应用程序编译。但是，应用程序编译成功并在运行时抛出了System.InvalidCastException。

从提供的代码中可以看出，Wrapper 没有实现IIdentity 接口。

但是，如果进行了两种修改之一，编译器会抱怨：

1. Wrapper 类已密封。
2. 第 1 行替换为第 2 行

第 1 行：

foreach ( IIdentity identity in identities )

第 2 行：

foreach ( var identity in identities )

问题是为什么在修改1或2不到位的情况下编译器编译成功了？

Answer 1

编译器看到identities的类型是List<Wrapper<IIdentity>>，它可以看到Wrapper<T>没有没有实现IIdentity。但是，这本身不足以产生编译时错误，因为在某处可能存在这样的派生类：

class DerivedWrapper<T> : Wrapper<T>, IIdentity { ... }

DerivedWrapper 的实例可以合法地放在identities 中，因此编译器必须在运行时尝试将identity 强制转换为IIdentity，如果失败则抛出异常。

这两个修改以不同的方式影响这一点：

1. 如果Wrapper 是sealed，那么编译器知道不可能有这样的派生类，所以运行时强制转换永远不会成功；有用的是，它会将此提升为编译时错误。

2. 如果使用带有var 的隐式类型，则编译器将var 解析为identity 的静态类型，在本例中为Wrapper<IIdentity>。这意味着循环体尝试访问不存在的成员 Wrapper<IIdentity>.Id 成员，因此出现编译时错误。