C#中的协变与逆变小结

一：什么是协变与逆变

协变指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大（更具体的）的类型，逆变指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更小（不太具体的）的类型

只有泛型接口和泛型委托参数支持协变和逆变

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>();
    }
}

上面这段代码中，第一句没问题，属于类型安全转换，第二句会报错，因为这两个list并没有继承关系，而第三句是正确的，其实在背后，就是协变和逆变在起作用

三：协变

协变在泛型方法的参数里以out表示，使用out可以在声明父类泛型参数的时候使用子类泛型参数构造，out参数可以单纯的理解为输出，作为返回值例如IEnumerable<T>接口

using System;
using System.Collections.Generic;

class MainClass
{
    static void Main()
    {
        IEnumerable<object> list = new List<string>();
    }
}

分析一下上面的代码为什么是合法的呢？首先虽然是用IEnumerable<object>声明的，但是是用List<string>构造的，列表中的元素是string类型。其次IEnumerable的作用只有遍历元素，不允许添加操作，所以是合法的，本质上就是里氏替换原则

四：逆变

逆变在泛型方法的参数里以in表示，使用in可以在声明子类泛型参数的时候使用父类泛型参数构造，int参数只能作为传入值不能作为返回值例如Action<T>委托

using System;

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

分析一下上面的代码为什么是合法的呢？看似是object转换成了string，但实际上使用委托的时候传入的是一个string类型的参数，然后将string转换成了object，本质上还是派生类到基类的转换，所以是类型安全的，本质上就是里氏替换原则

五：为什么协变和逆变是针对泛型接口或泛型委托参数的？

而不能针对泛型类？

由上可知，协变和逆变都是定义方法成员的(接口不能定义字段只能定义成员)，而方法成员在创建对象时是不涉及到对象内存分配的，所以是类型安全的，而泛型类是模板类，类中可以包含字段， 所以是不安全的

using System;
using System.Collections.Generic;

class MainClass
{
    static void Main()
    {
        object o1 = "";//类型安全
        string s1 = (string)o1;//非类型安全
        IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//协变
        Action<string> s2 = new Action<object>((o) => { });//逆变
    }
}

六：自定义协变

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：自定义逆变

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：总结

——在泛型中，如果确定泛型参数是只读或者只写的，那么就可以使用协变或者逆变。如果泛型参数无法确定只读或只写，这种类型参数既不能协变也不能逆变，只能精确类型匹配 ——在泛型或委托中，如果不使用协变或逆变，那么泛型类型是一个固定类型，而使用协变或逆变的话，则泛型类型可以实现多态化

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