協變與逆變


  msdn 解釋如下:

協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:

協變”->”和諧的變”->”很自然的變化”->string->object :協變。

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

 

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

 

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

 

爲了演示協變和逆變,以及之間的區別,請創建控制檯程序CAStudy,手動添加兩個類:

image

因爲是演示,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(協變),而如果Animal 變成Dog就是不正常的變化(逆變)

 

Main函數中輸入:

image

 

因爲Dog繼承自Animal,所以Animal aAnimal = aDog; aDog 會隱式的轉變爲Animal.

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

image

 

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 是多麼複雜的操作了。

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:

image

image

 

協變的英文是:“covariant”,逆變的英文是:“Contravariant

爲什麼Microsoft選擇的是”Out” ”In” 作爲特性而不是它們呢?

 

我個人的理解:

因爲協變和逆變的英文太複雜了,並沒有體現協變和逆變的不同,但是out in 卻很直白。

out: 輸出(作爲結果),in:輸入(作爲參數)

所以如果有一個泛型參數標記爲out,則代表它是用來輸出的,只能作爲結果返回,而如果有一個泛型參數標記爲in,則代表它是用來輸入的,也就是它只能作爲參數。

 

目前out in 關鍵字只能在接口和委託中使用,微軟使用out in 標記的接口和委託大致如下:

image

image

先看下第一個IEnumerable<T>

image 

 

和剛開始說的一樣,T out 標記,所以T代表了輸出,也就是隻能作爲結果返回。

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;

}

 

因爲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:

image

 

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

在這裏我看到了這句話:

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

那麼是不是可以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# 關於泛型和接口的章節了,我就不解釋了,

答案是不可以。

 

上面演示的是協變,接下來要演示下逆變。

爲了演示逆變,那麼就要找個in標記的接口或者委託了,最簡單的就是:

clip_image002  

 

Main函數中添加:

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,因爲DogAnimal,那麼既然Animal 都能叫,Dog肯定也能叫。

 

In 關鍵字:逆變,代表輸入,代表着只能被使用,不能作爲返回值,所以C#編譯器可以根據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);

    }

}

 

因爲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爲:

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:

image 

因爲Tout修飾,所以T只能作爲參數。

 

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:

image 

 

因爲用in關鍵字標記,所以T只能被使用,不能作爲返回值。

 

最後修改代碼爲:

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,因爲in代表了逆變,所以

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

IMyList<Dog> myDogs = myAnimals;

 

可以編譯成功!。

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