深刻理解 C# 協變和逆變

msdn 解釋以下： 

「協變」是指可以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」則是指可以使用派生程度更小的類型。 

解釋的很正確，大體就是這樣，不過不夠直白。 

直白的理解： 

「協變」->」和諧的變」->」很天然的變化」->string->object :協變。 

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

上面是我的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，我的認爲要容易點。 

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，請建立控制檯程序CAStudy，手動添加兩個類： 

 

  

由於是演示，因此都是個空類，

  

只是有一點記住Dog 繼承自Animal,

  

因此Dog變成Animal 就是和諧的變化(協變),而若是Animal 變成Dog就是不正常的變化(逆變)

  

在Main函數中輸入：

 

 

  

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

  

可是List<Dog> 不繼承List<Animal> 因此出現下面的提示：

  

 

  

若是想要轉換的話，應該使用下面的代碼：

  

List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();

  

能夠看到一個lstDogs 變成lstAnimal 是多麼複雜的操做了。

  

正因如此，因此微軟新增了兩個關鍵字：Out,In,下面是他們的msdn解釋：

 

 

 

 

協變的英文是：「covariant」，逆變的英文是：「Contravariant」

  

爲何Microsoft選擇的是」Out」 和」In」 做爲特性而不是它們呢？

  

我我的的理解：

  

由於協變和逆變的英文太複雜了，並無體現協變和逆變的不一樣，可是out 和 in 卻很直白。

  

out: 輸出(做爲結果),in:輸入(做爲參數)

  

因此若是有一個泛型參數標記爲out,則表明它是用來輸出的，只能做爲結果返回，而若是有一個泛型參數標記爲in,則表明它是用來輸入的，也就是它只能做爲參數。

  

目前out 和in 關鍵字只能在接口和委託中使用，微軟使用out 和 in 標記的接口和委託大體以下：

 

 

先看下第一個IEnumerable<T>

 

 和剛開始說的同樣，T 用out 標記，因此T表明了輸出，也就是隻能做爲結果返回。

 

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;

}

 

由於T只能作結果返回，因此T不會被修改，編譯器就能夠推斷下面的語句強制轉換合法，因此

IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs; 

能夠經過編譯器的檢查，反編譯代碼以下： 

 

雖然經過了C#編譯器的檢查，可是il 並不知道協變和逆變，仍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;

那麼是否是能夠List<Animal> lstAnimal3 = (List<Animal>)lstDogs; 呢？ 

想要回答這個問題須要在回頭看看Clr via C# 關於泛型和接口的章節了，我就不解釋了， 

答案是不能夠。 

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： 

   

在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，由於Dog是Animal，那麼既然Animal 都能叫，Dog確定也能叫。 

In 關鍵字：逆變，表明輸入，表明着只能被使用，不能做爲返回值，因此C#編譯器能夠根據in關鍵字推斷這個泛型類型只能被使用，因此Action<Dog> actionDog = actionAnimal;能夠經過編譯器的檢查。 

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);

    }

} 

由於out 關鍵字，因此下面的代碼能夠經過編譯

IMyList<Dog> myDogs = new MyList<Dog>();

IMyList<Animal> myAnimals = myDogs;

 

將上面的兩個類修改成：

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：

 

由於T被out修飾，因此T只能做爲參數。

 

一樣修改兩個類以下：

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：

 

由於用in關鍵字標記，因此T只能被使用，不能做爲返回值。

 

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，由於in表明了逆變，因此

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

IMyList<Dog> myDogs = myAnimals;

 

能夠編譯成功！。