深入理解 C# 協(xié)變和逆變

msdn 解釋如下：

“協(xié)變”是指能夠使用與原始指定的派生類型相比，派生程度更大的類型。

“逆變”則是指能夠使用派生程度更小的類型。

 

解釋的很正確，大致就是這樣，不過不夠直白。

直白的理解：

“協(xié)變”->”和諧的變”->”很自然的變化”->string->object :協(xié)變。

“逆變”->”逆常的變”->”不正常的變化”->object->string 逆變。

 

上面是個人對協(xié)變和逆變的理解，比起記住那些派生，類型，原始指定,更大，更小之類的詞語，個人認為要容易點。

 

下面是一則笑話：

一個星期的每一天應該這樣念:

星期一 = 忙day；
星期二 = 求死day；
星期三 = 未死day；
星期四 = 受死day；
星期五 = 福來day；
星期六 = 灑脫day；
星期天 = 傷day

 

為了演示協(xié)變和逆變，以及之間的區(qū)別，請創(chuàng)建控制臺程序CAStudy，手動添加兩個類：

因為是演示，所以都是個空類，

只是有一點記住Dog 繼承自Animal,

所以Dog變成Animal 就是和諧的變化(協(xié)變),而如果Animal 變成Dog就是不正常的變化(逆變)

 

在Main函數(shù)中輸入：

 

因為Dog繼承自Animal，所以Animal aAnimal = aDog; aDog 會隱式的轉變?yōu)?/span>Animal.

但是List<Dog> 不繼承List<Animal> 所以出現(xiàn)下面的提示：

 

如果想要轉換的話，應該使用下面的代碼：

List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();

 

可以看到一個lstDogs 變成lstAnimal 是多么復雜的操作了。

正因如此，所以微軟新增了兩個關鍵字：Out,In,下面是他們的msdn解釋：

 

協(xié)變的英文是：“covariant”，逆變的英文是：“Contravariant”

為什么Microsoft選擇的是”O(jiān)ut” 和”In” 作為特性而不是它們呢？

 

我個人的理解：

因為協(xié)變和逆變的英文太復雜了，并沒有體現(xiàn)協(xié)變和逆變的不同，但是out 和 in 卻很直白。

out: 輸出(作為結果),in:輸入(作為參數(shù))

所以如果有一個泛型參數(shù)標記為out,則代表它是用來輸出的，只能作為結果返回，而如果有一個泛型參數(shù)標記為in,則代表它是用來輸入的，也就是它只能作為參數(shù)。

 

目前out 和in 關鍵字只能在接口和委托中使用，微軟使用out 和 in 標記的接口和委托大致如下：

先看下第一個IEnumerable<T>

 

 

和剛開始說的一樣，T 用out 標記，所以T代表了輸出，也就是只能作為結果返回。

public static void Main()

{

    Dog aDog = new Dog();

    Animal aAnimal = aDog;

 

    List<Dog> lstDogs = new List<Dog>();

    //List<Animal> lstAnimal = lstDogs;

    List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();

 

    IEnumerable<Dog> someDogs = new List<Dog>();

    IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;

}

 

因為T只能做結果返回，所以T不會被修改， 編譯器就可以推斷下面的語句強制轉換合法，所以

IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;

可以通過編譯器的檢查，反編譯代碼如下：

 

雖然通過了C#編譯器的檢查，但是il 并不知道協(xié)變和逆變，還是得乖乖的強制轉換。

在這里我看到了這句話：

IEnumerable<Animal> enumerable2 = (IEnumerable<Animal>) enumerable1;

那么是不是可以List<Animal> lstAnimal3 = (List<Animal>)lstDogs; 呢？

想要回答這個問題需要在回頭看看Clr via C# 關于泛型和接口的章節(jié)了，我就不解釋了，

答案是不可以。

 

上面演示的是協(xié)變，接下來要演示下逆變。

為了演示逆變，那么就要找個in標記的接口或者委托了，最簡單的就是：

  

 

在Main函數(shù)中添加：

Action<Animal> actionAnimal = new Action<Animal>(a => {/*讓動物叫*/ });

Action<Dog> actionDog = actionAnimal;

actionDog(aDog);

 

很明顯actionAnimal 是讓動物叫，因為Dog是Animal，那么既然Animal 都能叫，Dog肯定也能叫。

 

In 關鍵字：逆變，代表輸入，代表著只能被使用，不能作為返回值，所以C#編譯器可以根據(jù)in關鍵字推斷這個泛型類型只能被使用，所以Action<Dog> actionDog = actionAnimal;可以通過編譯器的檢查。

 

再次演示Out關鍵字：

添加兩個類：

public interface IMyList<out T>

{

    T GetElement();

}

 

public class MyList<T> : IMyList<T>

{

    public T GetElement()

    {

        return default(T);

    }

}

 

因為out 關鍵字，所以下面的代碼可以通過編譯

IMyList<Dog> myDogs = new MyList<Dog>();

IMyList<Animal> myAnimals = myDogs;

 

將上面的兩個類修改為：

public interface IMyList<out T>

{

    T GetElement();

    void ChangeT(T t);

}

 

public class MyList<T> : IMyList<T>

{

    public T GetElement()

    {

        return default(T);

    }

 

    public void ChangeT(T t)

    {

        //Change T

    }

}

 

編譯：

 

因為T被out修飾，所以T只能作為參數(shù)。

 

同樣修改兩個類如下：

public interface IMyList<in T>

{

    T GetElement();

    void ChangeT(T t);

}

 

public class MyList<T> : IMyList<T>

{

    public T GetElement()

    {

        return default(T);

    }

 

    public void ChangeT(T t)

    {

        //Change T

    }

}

 

這一次使用in關鍵字。

編譯：

 

 

因為用in關鍵字標記，所以T只能被使用，不能作為返回值。

 

最后修改代碼為：

public interface IMyList<in T>

{

    void ChangeT(T t);

}

 

public class MyList<T> : IMyList<T>

{

    public void ChangeT(T t)

    {

        //Change T

    }

}

 

編譯成功，因為in代表了逆變，所以

IMyList<Animal> myAnimals = new MyList<Animal>();

IMyList<Dog> myDogs = myAnimals;

 

可以編譯成功！。