详解c# 协变和逆变

2023-07-10 14:56:02 68

基本概念

协变：能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大（更具体）的类型。例如IFoo<父类>=IFoo<子类>
逆变：能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更新（更抽象）的类型。例如IBar<子类>=IBar<父类>

关键字out和in

协变和逆变在泛型参数中的表现方式，out关键字表示协变，in关键字表示逆变。二者只能在泛型接口或者委托中使用。

理解协变和逆变

看完上面的定义是不是一脸懵逼~~~。看不懂就对了，且定义语句的歧义性很大。让我们大脑赶紧清空下！！首先记住一点明确的概念，类的多态展示一定是通过基类来表示，派生的具体类都是可转化为基类，而不能走相反的流程。
下面我们用代码直观的表现下协变和逆变。

publicclassAnimal
{
publicvoidEat()
{}
}

publicclassDog:Animal
{
publicvoidRun()
{
}
}

这是一段很简单的子类和父类的关系，我们进行一下简单的转化，应该很好理解，Dog子类可以用Animal父类展示，反过来则不可以，会编译错误。

Dogdog=newDog();
Animalanimal=dog;

//error编译错误
//Dogdog2=animal;

那么我们做一点变化。

Listdogs=newList();
//error编译错误
//Listanimals_2=dogs;

IEnumerabledogs_2=dogs;
IEnumerableanimals=dogs_2;

感觉到一点问题没？Dog子类可以用Animal父类展示，使用List泛型就不可以了，但是IEnumerable泛型又可以。List<>和IEnumerable<>有什么不同？我们看下二者的定义即可发现端倪。

//IList定义
publicinterfaceIList<[NullableAttribute(2)]T>:ICollection,IEnumerable,IEnumerable
{}

//和IEnumerable定义
publicinterfaceIEnumerable<[NullableAttribute(2)]outT>:IEnumerable
{}

区别就在于IEnumerable的泛型参数用了out协变标注，所以可以做正确的转换。这里也可以理解出什么时候需要使用in、out关键字：当你设计带有泛型的基类且泛型类型可能存在扩展时，则需要考虑使用in或者out关键字修饰。
我们再看看官方的Action<>和Func<>类对协变和逆变的使用，先看定义：

publicdelegatevoidAction<[NullableAttribute(2)]inT>(Tobj);

publicdelegateTResultFunc<[NullableAttribute(2)]inT,[NullableAttribute(2)]outTResult>(Targ);

Action的泛型类型是入参，用in表示逆变，Func的第二个泛型类型TResult是出参，用out表示协变。
那么这样看起来对in、out关键字的认识就很简单明了了。看看转换示例：

Actionaction_dog=d=>d.Run();
Actionaction_animal=a=>a.Eat();

//error编译错误。in
//Actionaction_animal_2=action_dog;
		//Action泛型多态化
Actionaction_dog_2=action_animal;

Funcfunc_dog=a=>{returnnewDog();};
Funcfunc_animal=a=>{returnnewAnimal();};

		//Func泛型多态化
Funcfunc_animal_2=func_dog;
//error编译错误。out
//Funcfunc_dog_2=func_animal;

注意注释编译错误的语句，符合上面我们转换的规则。对于入参，扩展类可以替代基类参数输入，用in修饰；对于出参，扩展类可以替代基类返回输出，用out修饰。相反则都不可以。

最后简单总结下：

什么是协变/逆变？不要去想官方定义！！！！只要记住out是协变,in是逆变即可。
为什么需要使用协变-out、逆变-in。在泛型或委托中，如果不使用协变/逆变，那么泛型类型一个精确的、固定的某一类型。而使用协变/逆变的话，则泛型类型可以实现多态化。但必须区分入参使用in,出参使用out。

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