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16 de mai de 2008

Covariância e Contravariância em C#, Parte Sete: Por que precisamos de uma sintaxe para tudo?

Suponha que estamos implementando interface genérica e variância delegada em um futura versão hipotética do C#. Como, hipoteticamente, deveria ser a sintaxe? Há muitas opções que poderíamos considerar.

Antes de pensarmos nas opções, nos perguntamos, "E se não tivermos uma sintaxe para tudo?" Por que não inferimos a variância para o desenvolvedor, de modo que tudo apenas magicamente funcione?

Infelizmente isso não existe, por várias razões.

Primeira, assim parece que a variância devia ser algo que você deliberadamente implementa em sua interface ou delegate. Fazendo isso você começa a perder o controle do objetivo que o usuário busca.

Fazer isso "automagicamente" também significa que, assim como o processo de desenvolvimento e métodos forem adicionados às interfaces, a variância da interface pode mudar inesperadamente. Isto pode introduzir inesperadas e profundas mudanças em outros pontos do programa.

Segundo, tentar fazer isso introduz um novo tipo de ciclo à análise da linguagem. Nós já temos que detectar coisas como ciclos nas classes base, ciclos na interfaces base e ciclos nas regras de tipos genéricos, então em teoria não tem nenhuma novidade. Mas na prática, há alguns problemas.

No artigo anterior não discutimos sobre restrições adicionais que nós precisamos para criar interfaces variantes. Uma restrição importante é que a interface variante que herda de outra interface variante deve fazer de uma maneira que não introduza problemas no sistema de tipos. Basicamente, todas as regras para quando um tipo de parâmetro pode ser covariante ou contravariante precisam "fluir" para a interface base.

Por exemplo, suponha que o compilador esteja tentando deduzir a variância neste programa:

interface IFrob<T> : IBlah<T> { }
interface IBlah<U>
{
    IFrob<U> Frob();
}


E nos perguntamos "é válido para T ser variante em IFrob<T>?" Para responder esta pergunta, nós precisamos determinar se é válido para U ser variante em IBlah. E para responder esta pergunta nós precisamos saber se válido para U ser variante no tipo de saída IFrob<U>, e...voltamos do ponto que começamos!

Não queremos que o compilador entre em um loop infinito quando compilar este programa. Mas esta claro que este programa é perfeitamente válido. Quando detectarmos um ciclo nas classes base, podemos parar e dizer "Seu programa é inválido". Mas não podemos fazer isso aqui. É uma questão complicada.

Terceiro, mesmo se pudéssemos descobrir uma maneira de resolver o problema do ciclo, nós ainda teríamos um problema com o caso acima. Ou seja, há três possíveis respostas logicamente consistentes: "ambas invariantes", "+T, +U" e "-T, -U" todas produzem programas que seriam typesafe. Como podemos escolher?

Podíamos começar em situações ainda piores:

interface IRezrov<V, W>
{
    IRezrov<V, W> Rezrov(IRezrov<W, V> x);
}


Nesta interface louca podemos deduzir que "ambas invariantes", <+V, -W> e <-V, +W> são todas as possibilidades. Novamente, como escolher?

E quarto, mesmo se pudéssemos resolver todos esses problemas, suspeito que o desempenho de tal algoritmo seria potencialmente muito ruim. Isto tem tudo para ter um "crescimento exponencial". Temos outros algoritmos exponenciais no compilador, mas prefiro não adicionar mais, se podemos evitar.

Assim, se adicionarmos interface e variância delegada em uma hipotética futura versão do C#, precisamos dar uma sintaxe para ela.

Continua na parte oito: Covariância e Contravariância em C#, Parte Oito: Opções de Sintaxe

Parte Anterior: Covariância e Contravariância em C#, Parte Seis:Variância de Interface

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