C#中的協變與逆變小結

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一：什麼是協變與逆變

協變指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更大（更具體的）的類型，逆變指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更小（不太具體的）的類型

隻有泛型接口和泛型委托參數支持協變和逆變

二：引言

using System;
using System.Collections.Generic;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        object o = "str";
        List<object> oList = new List<string>();
        IEnumerable<object> strs = new List<string>();
    }
}

上面這段代碼中，第一句沒問題，屬於類型安全轉換，第二句會報錯，因為這兩個list並沒有繼承關系，而第三句是正確的，其實在背後，就是協變和逆變在起作用

三：協變

協變在泛型方法的參數裡以out表示，使用out可以在聲明父類泛型參數的時候使用子類泛型參數構造，out參數可以單純的理解為輸出，作為返回值例如IEnumerable<T>接口

using System;
using System.Collections.Generic;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        IEnumerable<object> list = new List<string>();
    }
}

分析一下上面的代碼為什麼是合法的呢？首先雖然是用IEnumerable<object>聲明的，但是是用List<string>構造的，列表中的元素是string類型。其次IEnumerable的作用隻有遍歷元素，不允許添加操作，所以是合法的，本質上就是裡氏替換原則

四：逆變

逆變在泛型方法的參數裡以in表示，使用in可以在聲明子類泛型參數的時候使用父類泛型參數構造，int參數隻能作為傳入值不能作為返回值例如Action<T>委托

using System;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        Action<string> action = new Action<object>((o)=> { });
        action("");
    }
}

分析一下上面的代碼為什麼是合法的呢？看似是object轉換成瞭string，但實際上使用委托的時候傳入的是一個string類型的參數，然後將string轉換成瞭object，本質上還是派生類到基類的轉換，所以是類型安全的，本質上就是裡氏替換原則

五：為什麼協變和逆變是針對泛型接口或泛型委托參數的？

而不能針對泛型類？

由上可知，協變和逆變都是定義方法成員的(接口不能定義字段隻能定義成員)，而方法成員在創建對象時是不涉及到對象內存分配的，所以是類型安全的，而泛型類是模板類，類中可以包含字段， 所以是不安全的

using System;
using System.Collections.Generic;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        object o1 = "";//類型安全
        string s1 = (string)o1;//非類型安全
        IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//協變
        Action<string> s2 = new Action<object>((o) => { });//逆變
    }
}

六：自定義協變

using System;
using System.Collections.Generic;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        ICustomCovariant<object> o = new CustomCovariant<string>();
    }
}
 
public interface ICustomCovariant<out T>
{
    T Get();
}
public class CustomCovariant< T> : ICustomCovariant<T>
{
    public T Get()
    {
        return default(T);
    }
}

七：自定義逆變

using System;
using System.Collections.Generic;
 
class MainClass
{
    static void Main()
    {
        IContravariant<string> o = new CustomContravariant<object>();
    }
}
 
public interface IContravariant<in T>
{
    void Get(T t);
}
public class CustomContravariant<T> : IContravariant<T>
{
    public void Get(T t)
    {
 
    }
}

八：總結

——在泛型中，如果確定泛型參數是隻讀或者隻寫的，那麼就可以使用協變或者逆變。如果泛型參數無法確定隻讀或隻寫，這種類型參數既不能協變也不能逆變，隻能精確類型匹配 ——在泛型或委托中，如果不使用協變或逆變，那麼泛型類型是一個固定類型，而使用協變或逆變的話，則泛型類型可以實現多態化

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