EF Core 9.0 中 LINQ 查询与 Span 类型支持的问题分析

问题背景

在 .NET 9.0 和 EF Core 9.0 发布后，开发人员发现当项目设置为 <LangVersion>preview</LangVersion> 时，某些包含 Contains 方法的 LINQ 查询会抛出 InvalidOperationException。这个问题特别出现在使用 Visual Studio 2022 17.13 Preview 1.0 的环境中，而在命令行直接运行或使用 VS 17.12 时则不会出现。

根本原因

这个问题源于 C# 14 中引入的"一等 Span 类型"(First-class span types)支持。当启用预览语言特性时，编译器会优先选择 Span<T> 的扩展方法而非传统的 IEnumerable<T> 扩展方法。

具体来说，在以下查询中：

ctx.Blogs.Where(b => list.Contains(b.Id))

启用预览特性后，编译器会：

1. 将数组 list 隐式转换为 Span<int>
2. 调用 MemoryExtensions.Contains 而非 Enumerable.Contains
3. 产生包含 op_Implicit 方法调用的表达式树

技术细节

表达式树处理差异

EF Core 在处理查询时，会通过 ExpressionTreeFuncletizer 对表达式树进行求值。在传统情况下，表达式树中的 Contains 调用会直接关联到 IEnumerable<T> 扩展方法。但在启用 Span 支持后：

1. 表达式树中新增了 op_Implicit 方法调用节点
2. 参数类型变为 Span<T> 而非原来的数组类型
3. 方法签名完全改变，导致 EF Core 的翻译器无法识别

运行时问题

更深入的问题是 Span<T> 作为 ref struct 不能被装箱为 object。当 EF Core 尝试通过表达式树解释器执行时，会遇到类型约束违反的异常：

GenericArguments[1], 'System.Span`1[System.Int32]', on 'System.Linq.Expressions.Interpreter.FuncCallInstruction`2[T0,TRet]' violates the constraint of type 'TRet'.

这是因为表达式树解释器目前不支持 ref struct 类型。

影响范围

1. 仅在使用 Visual Studio 2022 17.13 Preview 1.0 及以上版本时出现
2. 需要同时满足：
   • 项目目标框架为 .NET 9.0
   • 语言版本设置为 preview
3. 主要影响 Contains 方法调用，但也可能影响其他 LINQ 方法如 Reverse

解决方案与变通方法

目前可选的解决方案包括：

1. 临时解决方案：

   • 不使用预览语言版本
   • 回退到 VS 17.12
   • 显式转换为 IEnumerable：list.AsEnumerable().Contains(b.Id)

2. 框架层面修复：

   • EF Core 需要更新以正确处理包含 Span 类型的表达式树
   • 可能需要等待 .NET 运行时对表达式树解释器的更新以支持 ref struct

最佳实践建议

1. 生产环境中谨慎使用预览语言特性
2. 对性能敏感的查询考虑显式指定方法调用目标
3. 关注 EF Core 和 .NET 的后续更新，特别是对 C# 14 新特性的支持情况

总结

这个问题展示了语言特性演进与框架支持之间的协调挑战。随着 C# 引入更多高级特性，如一等 Span 类型支持，框架需要相应调整以保持兼容性。开发者在采用新特性时应当注意潜在的兼容性问题，特别是在生产环境中。