C#泛型协变和逆变概念学习

作者：IC00

2022-10-31
湖南
本文字数：2088 字
阅读完需：约 7 分钟

前言：

在 C#编程中，由于存在类型之间的强制转换，很容易会出现所谓的类型可变性说法，存在协变、逆变、不变三种。就比如前一篇文章介绍的泛型概念，如果创建了泛型类型的实例，编译器会接受泛型类型声明以及类型参数来创建构造类型。但是在日常使用过程中，我们可能会将派生类型分配给基类型的变量，有时候会出现错误。

一、协变、逆变概念

假设：TSub是TParent的子类。  协变：如果一个泛型接口IFoo<T>，IFoo<TSub>可以转换为IFoo<TParent>的话，我们称这个过程为协变，IFoo支持对参数T的协变。  逆变：如果一个泛型接口IFoo<T>，IFoo<TParent>可以转换为IFoo<TSub>的话，我们称这个过程为逆变，IFoo支持对参数T的逆变。

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二、协变、逆变作用

通常只有具备继承关系的对象才可以发生隐式类型转换，如 Base b=new sub()。协变和逆变可以使得更多的类型之间能够实现隐式类型转换、类型安全性有了保障。基于以上原因的同时、许多接口仅仅将类型参数用于参数或返回值。所以支持协变和逆变后泛型的使用上有了更大的灵活性

三、为什么支持协变的参数只能用于方法的返回值？支持逆变的参数只能用于方法参数？

“TParent 不能安全转换成 TSub”，是这两个问题的共同原因。

我们定义一个接口 IFoo。

      interface IFoo<T>    {        void Method1(T param);        T Method2();    }

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我们看一下协变的过程：IFoo'<'TSub'>'转换成 IFoo'<'TParent'>'。

Method1：将 TSub 替换成 TParent，Method1 显然存在 TParent 到 TSub 的转换。
Method2：返回值类型从 TSub 换成了 TParent，是类型安全的。

所以支持协变的参数只能用在方法的返回值中。

再看一下逆变的过程：IFoo'<'TParent'>'转换成 IFoo'<'TSub'>'。

Method1：将 TParent 替换成 TSub，Method1 存在 TSub 到 TParent 的转换，是类型安全的。
Method2：返回值类型从 TParent 换成了 TSub，是不安全的。

所以支持逆变的参数只能用在方法的参数中。

四、泛型接口支持协变、逆变和不支持协变、逆变的对比？

这其实是对 3 个问题的补充。

定义一个接口 IFoo，既不支持协变，也不支持逆变。

    interface IFoo<T>    {        void Method1(T param);        T Method2();    }

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实现接口 IFoo

    public class FooClass<T> : IFoo<T>    {        public void Method1(T param)        {            Console.WriteLine(default(T));        }        public T Method2()        {            return default(T);        }    }

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定义一个接口 IBar 支持对参数 T 的协变

    interface IBar<out T>    {        T Method();    }

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实现接口 IBar

    public class BarClass<T> : IBar<T>    {        public T Method()        {            return default(T);        }    }

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定义一个接口 IBaz 支持对参数 T 的逆变

    interface IBaz<in T>    {        void Method(T param);    }

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实现接口 IBaz

    public class BazClass<T> : IBaz<T>    {        public void Method(T param)        {            Console.WriteLine(param.ToString());        }    }

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定义两个有继承关系的类型，IParent 和 SubClass。

    interface IParent    {        void DoSomething();    }    public class SubClass : IParent    {        public void DoSomething()        {            Console.WriteLine("SubMethod");        }    }

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按照协变的逻辑，分别来使用 IFoo 和 IBar。

            //IFoo 不支持对参数T的协变            IFoo<SubClass> foo_sub = new FooClass<SubClass>();            IFoo<IParent> foo_parent = foo_sub;//编译错误
            //IBar 支持对参数T的协变            IBar<SubClass> bar_sub = new BarClass<SubClass>();            IBar<IParent> bar_parent = bar_sub;

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foo_parent = foo_sub 会提示编译时错误“无法将类型“IFoo<SubClass>”隐式转换为“IFoo<IParent>”。存在一个显式转换(是否缺少强制转换?)”按照逆变的逻辑，分别来使用IFoo和IBaz。            //IFoo 对参数T逆变不相容            IFoo<IParent> foo_parent = null;            IFoo<SubClass> foo_sub = foo_parent;//编译错误
            //IBaz 对参数T逆变相容            IBaz<IParent> baz_parent = null;            IBaz<SubClass> baz_sub = baz_parent;

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foo_sub = foo_parent 会提示编译时错误“无法将类型“IFoo'<'IParent'>'”隐式转换为“IFoo'<'ISub'>'”。存在一个显式转换(是否缺少强制转换?)”可以在两个版本试下，下面的语句在 2.0 下会报错。

    List<SubClass> subarr = new List<SubClass>();    IEnumerable<IParent> parentarr = subarr;

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总结

这篇文章比较简单，只是简单的学习一下，对它有更多的认识，在有需求的时候最起码有路子，虽然很简单，但是也是可以学到东西的，我们学习了新的知识，对我们的知识储备及技术又有新的一点点的进步，C#的技术就是先简单再难嘛，积少成多之后才会成长才会进步，我们要不断的学习不断的探索，才能有学习的动力，才会有学习的欲望，创作不易，点赞评论收藏关注，嘿嘿，不喜勿喷！！！！