C# 试题 16：泛型约束与型变
0301 以下代码输出什么？
难度： 实战
static T Make<T>() where T : new() => new T();
Console.WriteLine(Make<DateTime>() == default);- A. 编译通过，输出
True，结构体天然满足new()约束 - B. 编译通过，输出
False - C. 编译失败，
DateTime没有公共无参构造函数 - D. 编译通过，运行抛
MissingMethodException
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正确答案A
解析： 所有值类型都有公共无参构造函数（隐式或显式），天然满足 new() 约束；new DateTime() 即 default，比较为 True。“结构体不满足 new()“是常见误区——只有抽象类、无无参构造的类、接口等才不满足。
关键点： new() 约束对值类型永远成立，new T() 得到零值。
0302 以下代码能否编译？
难度： 进阶
class Base
{
public Base(int x) { }
}
class Box<T> where T : Base, new() { }- A. 编译通过
- B. 编译失败，
new()与基类约束组合要求基类自身有公共无参构造函数（CS0310） - C. 编译通过，运行抛
MissingMethodException - D. 编译通过，但
Box<int>无法使用
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正确答案B
解析： 约束声明时编译器就要验证可满足性：where T : Base, new() 意味着任何满足 T : Base 的类型都必须有无参构造，而 Base 只有 Base(int)，编译器在声明处直接报 CS0310。这不是运行时问题，是编译期错误。
关键点： 基类约束与 new() 同时出现时，基类自身必须有无参构造函数。
0303 在可空上下文（nullable enabled）中，以下代码结果是什么？
难度： 进阶
class C<T> where T : notnull { }
C<int> a = new();
C<string?> b = new();
C<int?> c = new();- A. 编译失败，
C<string?>报错 - B. 编译失败，
C<int?>报错 - C. 编译通过，但
b、c两行产生 CS8714 警告（可空实参不匹配notnull约束） - D. 编译通过且没有任何诊断
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正确答案C
解析： notnull 与大多数约束不同：违反它只产生警告而不是错误。string? 和 int? 都是可空类型，不满足 notnull，编译器对两行各报一条 CS8714 警告，但代码仍可编译运行。在可空模糊（oblivious）上下文中连警告都没有。
关键点： 违反 notnull 是警告，不是错误；string? 与 int? 都会被警告。
0304 关于 notnull 约束，哪项正确？
难度： 进阶
- A. 运行时会拦截传入的 null
- B. 编译期保证调用方一定不会传 null
- C.
notnull会把T变成值类型 - D.
notnull只是编译期可空性注解，运行期仍可能收到 null（例如经反射或未启用可空上下文的调用方）
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正确答案D
解析： notnull 不产生任何运行期检查：引用类型实参传 null 依然合法（default(T) 就是 null），约束只影响编译期可空性分析。跨程序集、经反射或旧代码调用时，“保证”会失效，别把它当运行期防御。
关键点： notnull 是编译期契约，不是运行期校验。
0305 以下代码输出什么？
难度： 实战
IEnumerable<object> e = new List<string> { "ok" };
foreach (var item in e)
{
Console.WriteLine(item);
}- A. 编译通过，输出
ok，IEnumerable<out T>协变转换成立 - B. 编译失败，
List<string>不能转换为IEnumerable<object> - C. 编译通过，运行抛
InvalidCastException - D. 编译通过，输出
List<string>
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正确答案A
解析： List<string> → IEnumerable<string> → IEnumerable<object> 走的是接口协变（out T 只能出现在输出位置），引用类型之间的协变转换是隐式且安全的，运行期无异常。数组协变是危险的运行期检查，接口协变是编译期保证。
关键点： 只读接口协变安全且合法，List<T> 本身依然不变。
0306 以下代码能否编译？
难度： 实战
interface ISource<out T>
{
void Add(T item);
}- A. 编译通过
- B. 编译失败，协变类型参数不能出现在方法入参位置（CS1961）
- C. 编译通过，但
Add调用时抛异常 - D. 编译失败，因为接口不能声明方法
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正确答案B
解析： out T 只允许出现在输出位置（返回类型、只读属性等）；入参是”消费”类型参数的位置，使用协变参数直接报 CS1961。这正是 List<T> 无法声明为 out 的原因——它有 Add(T)。
关键点： 协变参数禁止出现在入参位置，否则编译失败。
0307 以下代码能否编译？
难度： 实战
List<object> objs = new List<string>();- A. 编译通过，与数组一样协变
- B. 编译通过，运行抛异常
- C. 编译失败，
List<T>不变，List<string>不是List<object> - D. 编译通过，但只能添加
string
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正确答案C
解析： List<T> 没有 out/in 修饰，是 invariant（不变）：List<string> 与 List<object> 之间没有任何隐式或显式引用转换（显式强转也只能在运行期撞 InvalidCastException）。这与 IEnumerable<out T> 的协变形成对比。
关键点： 可变容器（有写入方法）一律不变，别拿数组协变套泛型。
0308 以下代码输出什么？
难度： 进阶
Action<object> act = o => Console.Write(o);
Action<string> act2 = act;
act2("hi");- A. 编译失败
- B. 编译通过，运行抛
InvalidCastException - C. 编译通过，什么都不输出
- D. 编译通过，输出
hi，Action<in T>逆变允许”更宽参数”赋给”更窄参数”
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正确答案D
解析： Action<in T> 逆变：能处理 object 的委托当然能处理 string，Action<string> = Action<object> 合法。逆变的直觉是”参数类型向基类方向放宽”，与协变的”返回值向派生方向收紧”相反，方向记反是高频错误。
关键点： 逆变允许父类参数委托赋给子类参数委托。
0309 以下代码能否编译？
难度： 实战
interface ISink<in T>
{
T Get();
}- A. 编译失败，逆变类型参数不能出现在返回位置（CS1960）
- B. 编译通过
- C. 编译通过，但
Get调用时抛异常 - D. 编译失败，因为
in不是合法关键字
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正确答案A
解析： in T 只允许出现在输入位置；返回值是”生产”类型参数的位置，使用逆变参数报 CS1960。若接口既要 Get() 又要 Set(T)，该类型参数只能保持不变。
关键点： 逆变参数禁止出现在返回位置。
0310 以下代码输出什么？
难度： 进阶
Func<object, string> f = o => o.ToString()!;
Func<string, object> g = f;
Console.WriteLine(g("x"));- A. 编译失败，
Func参数与返回方向不允许这种转换 - B. 编译通过，输出
x，参数逆变、返回协变同时成立 - C. 编译通过，运行抛
InvalidCastException - D. 编译通过，输出空行
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正确答案B
解析： Func<in T, out TResult>：参数位置逆变（object → string 合法），返回位置协变（string → object 合法），所以 Func<string, object> = Func<object, string> 成立。若把 T 也放返回位置（Func<object, object> 由 Func<string, string> 转换）就会失败。
关键点： 同一个 Func 里参数逆变与返回协变可以同时成立。
0311 以下代码哪些行能编译？
难度： 实战
class Wrapper<T> where T : allows ref struct
{
public T Value;
}
Wrapper<Span<int>> a = new();
Wrapper<string> b = new();- A. 两行都编译通过
- B. 只有
Wrapper<string>编译通过 - C. 只有
Wrapper<Span<int>>编译通过，allows ref struct只放行 ref struct 实参 - D. 两行都编译失败
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正确答案C
解析： C# 13 引入 allows ref struct 反约束，声明后 Span<int>、ReadOnlySpan<int> 等 ref struct 才能作为类型实参；string 不是 ref struct，不满足该约束，编译失败。注意该反约束并不能让非 ref struct 通过，它只是”额外放行”。
关键点： allows ref struct 是反约束：放行 ref struct，但仍排除普通类型。
0312 以下代码能否编译？
难度： 进阶
class C<T> where T : class, allows ref struct { }- A. 编译通过
- B. 编译通过，但
T只能是普通类 - C. 编译通过，运行抛异常
- D. 编译失败，
allows ref struct不能与class约束组合
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正确答案D
解析： 反约束 allows ref struct 不能与 class/class? 约束组合（ref struct 是值类型，与”必须是引用类型”语义冲突），编译器直接报错；它也不能与接口等要求装箱能力的约束共存，且必须写在所有约束之后。
关键点： 反约束与 class 互斥，位置必须在约束列表末尾。
0313 以下代码能否编译？
难度： 实战
class C<T> { }
C<Span<int>> c = new();- A. 编译失败，没有
allows ref struct时 ref struct 不能作为类型实参 - B. 编译通过
- C. 编译通过，运行抛异常
- D. 编译失败，因为
Span<int>不是引用类型
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正确答案A
解析： C# 13 之前 ref struct 完全不能当类型实参；C# 13 起仍需 allows ref struct 反约束才放行。C<Span<int>> 在无约束下报 CS0306（“may not be used as a type argument”），与”是不是引用类型”无关——C<int> 是合法的。
关键点： ref struct 当类型实参必须显式声明反约束。
0314 以下代码输出什么？
难度： 实战
static bool Same<T>(T a, T b) where T : class => a == b;
string s1 = "hi";
string s2 = new string(s1.ToCharArray());
Console.WriteLine(Same(s1, s2));
Console.WriteLine(s1 == s2);- A.
True、True - B.
False、False - C.
False、True，泛型内==只做引用比较，不调用string的重载 - D.
True、False
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正确答案C
解析： 泛型方法中编译器只知道 T : class，对 T 用 == 只能发出引用比较（ceq），即使实参是重载了 == 的 string 也不调用其重载；块外 s1 == s2 则正常走 string 的值比较。两字符串内容相同但引用不同（new string 不会驻留）。
关键点： 泛型约束下的 == 与具体类型的运算符重载是两回事。
0315 为什么 List<T> 不变，而 IEnumerable<out T> 可以协变？
难度： 进阶
- A. 因为
List<T>是类而IEnumerable<T>是接口 - B. 因为
List<T>有写入元素的方法（如Add(T)），out只允许出现在输出位置，可变容器无法协变 - C. 因为值类型不能协变
- D. 因为接口天生可以任意声明
out/in
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正确答案B
解析： 型变安全性的根源是”能否把 T 当作参数消费”：Add(T) 把 T 用在输入位置，若 List<string> 是 List<object> 的子类型，就能往 string 列表里塞 object，破坏类型安全，所以必须不变。只有不暴露写入入口的只读抽象才能安全协变。
关键点： 可变（有写入口）⇒ 不变；只读 ⇒ 才可能协变。
0316 以下代码运行结果是什么？
难度： 实战
string[] arr = { "a" };
object[] objs = arr;
objs[0] = 42;- A. 编译失败
- B. 编译通过，正常运行
- C. 编译通过，运行抛
InvalidCastException - D. 编译通过，运行抛
ArrayTypeMismatchException
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正确答案D
解析： 数组协变是”不安全协变”：编译期允许 string[] 赋给 object[]，但写入时运行期检查元素类型，42 不是 string，抛 ArrayTypeMismatchException。泛型 List<T> 用不变避免了这类运行期爆炸，这也是它取代数组的原因之一。
关键点： 数组协变是运行期检查的坑，泛型协变才是编译期保证。
0317 以下代码输出什么？
难度： 进阶
IEnumerable<object> objs = new List<string> { "a" };
var list = (List<string>)objs;
Console.WriteLine(list.Count);- A. 编译通过，输出
1，运行时对象就是List<string>，强转成功 - B. 编译失败
- C. 编译通过，运行抛
InvalidCastException - D. 编译通过，输出
0
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正确答案A
解析： 强转检查的是对象运行期实际类型：objs 背后就是 List<string>，它实现了 IEnumerable<string>，向 List<string> 强转成功，Count 为 1。若实际类型不符（比如真是 List<object>）才会抛 InvalidCastException——协变只影响静态类型，不影响运行期对象。
关键点： 协变后的强转是否成功取决于运行期实际类型。
0318 关于 where T : notnull 与 where T : class 的区别，哪项正确？
难度： 进阶
- A. 两者完全等价
- B.
notnull允许值类型实参，class只允许引用类型；在可空上下文中，两者对可空引用实参都只是警告 - C.
notnull只能用于接口约束 - D.
class允许int?作为实参
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正确答案B
解析： class 排除值类型，notnull 放行所有非空类型（含值类型）；两者在可空上下文中遇到可空引用类型实参都产生警告（class 也警告，notnull 是 CS8714）。class? 则显式允许可空引用类型，三者语义各不同。
关键点： notnull ≠ class，前者允许值类型，后者不允许。
0319 以下代码输出什么？
难度： 进阶
static T M<T>() where T : allows ref struct => default;
Span<int> s = M<Span<int>>();
Console.WriteLine(s.IsEmpty);- A. 编译失败，泛型方法不能使用
allows ref struct - B. 编译通过，运行抛异常
- C. 编译通过，输出
True，default得到空 Span - D. 编译通过，输出
False
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正确答案C
解析： 泛型方法同样支持反约束：M<Span<int>>() 合法，default(Span<int>) 是长度为零的空 Span，IsEmpty 为 True。ref struct 实参按值类型专门化、不装箱，但该类型参数不能用于 async/迭代器等要求逃逸到堆的上下文。
关键点： ref struct 泛型实参的 default 是空实例，不装箱。
0320 以下代码哪些行能编译？
难度： 实战
class Animal { }
class Dog : Animal { }
IEnumerable<Dog> dogs = new List<Dog>();
IEnumerable<Animal> a1 = dogs; // ①
List<Dog> dogs2 = new List<Dog>();
List<Animal> a2 = dogs2; // ②- A. ①②都编译通过
- B. ①编译失败，②编译通过
- C. ①②都编译失败
- D. ①编译通过（接口协变），②编译失败（
List<T>不变）
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正确答案D
解析： ① IEnumerable<out T> 协变，Dog → Animal 引用转换合法；② List<T> 无 out/in，List<Dog> 不能赋给 List<Animal>。同一对类型，接口与类容器行为相反，是型变最经典的对照。
关键点： 派生→基类的转换只对只读接口/委托成立，对容器类不成立。