理解 C# 泛型接口中的協(xié)變與逆變(抗變)

1、最近在看C#高級(jí)編程（第九版）這本書，看到了泛型接口這章。其中關(guān)于協(xié)變和逆變沒太理解，講得有點(diǎn)坑爹，網(wǎng)上查了許多資料，總算（感覺）弄清楚了，來這里記錄一下。一、協(xié)變和逆變是什么？先從字面上理解 協(xié)變(Covariance)、逆變(Contravariance)。co- 是英文中表示“協(xié)同”、“合作”的前綴。協(xié)變 的字面意思就是 “與變化的方向相同”。contra- 是英文中表示“相反”的前綴，逆變 的字面意思就是是 “與變化方向相反”。那么問題來了，挖掘機(jī)技術(shù)哪家強(qiáng)？這里的 變化方向 指的是什么？C# 中

2、對(duì)于對(duì)象（即對(duì)象引用），僅存在一種隱式類型轉(zhuǎn)換，即 子類型的對(duì)象引用到父類型的對(duì)象引用的轉(zhuǎn)換。這里的變化指的就是這種 子->父 的類型轉(zhuǎn)換。object o = "hello"/string （子類）類型的引用轉(zhuǎn)換為 object （父類）類型的引用協(xié)變與逆變雖然從名字上看是兩個(gè)完全相反的轉(zhuǎn)換，但其實(shí)只是“子類型引用到父類型引用”這一過程在函數(shù)中使用的 兩個(gè)不同階段 而已，接下來將詳細(xì)說明這點(diǎn)。二、使用函數(shù)的不同階段發(fā)生的類型轉(zhuǎn)換假設(shè)有一函數(shù)，接收 object 類型的參數(shù)，輸出 stri

3、ng 類型的返回值：string Method(object o) return "abc"那么在Main函數(shù)中我們可以這樣調(diào)用它：string s = "abc"object o = Method(s);注意，這里發(fā)生了兩次隱式類型轉(zhuǎn)換：1. 在向函數(shù)輸入時(shí)，參數(shù) s 由 string 類型轉(zhuǎn)換為 object 類型2. 在函數(shù)輸出（返回）時(shí)，返回值 由 string 類型轉(zhuǎn)換為 object 類型我們這里可以看作是函數(shù)簽名可發(fā)生變換（不論函數(shù)

4、的內(nèi)容，不影響結(jié)果）：1. string Method(object o) 可變換為 string Method(string o)2. string Method(string o) 可變換為 object Method(string o)也就是說，在函數(shù)輸入時(shí)，函數(shù)的 輸入類型 可由 object 變換為 string，父->子在函數(shù)輸出時(shí)，函數(shù)的 輸出類型 可由string變換為object，子->父三、理解泛型接口中的 in、out參數(shù)沒有指定in、out

5、的情況假設(shè)有一泛型接口，并且有一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了此接口：interface IDemo<T> T Method(T value);public class Demo : IDemo<string> /實(shí)現(xiàn)接口 IDemo<string> public string Method(string value) return value; 在Main函數(shù)中這樣寫：IDemo<string> demoStr = new Demo();IDemo<object> demoObj = demoStr;上面的這段代碼中的第二行包含了一個(gè)假設(shè)：IDemo&

6、lt;string> 類型能夠隱式轉(zhuǎn)換為 IDemo<object> 類型這乍看上去就像“子類型引用轉(zhuǎn)換為父類型引用” 一樣，然而很遺憾，他們并不相同。假如可以進(jìn)行隱式類型轉(zhuǎn)換，那就意味著：string Method(string value) 能轉(zhuǎn)換為 object Method(object value)從上一節(jié)中我們知道，在函數(shù)這輸入和輸出階段，其類型可變化方向是不同的。所以在C#中，要想應(yīng)用泛型接口類型的隱式轉(zhuǎn)換，需要討論“輸入”和“輸出”兩種情況。接口僅用于輸出的情況，協(xié)變interface IDemo<out

7、 T> /僅將類型 T 用于輸出 T Method(object value);public class Demo : IDemo<string> /實(shí)現(xiàn)接口 public string Method (object value) /別忘了類型轉(zhuǎn)換！ return value.ToString(); 在Main函數(shù)中這樣寫：IDemo<string> demoStr = new Demo();IDemo<object> demoObj = demoStr;可將 string Method (object value) 轉(zhuǎn)換為

8、0;object Method (object value)即可將 IDemo<string> 類型轉(zhuǎn)換為 IDemo<object> 類型。僅從泛型的類型上看，這是 “子->父” 的轉(zhuǎn)換，與第一節(jié)中提到的轉(zhuǎn)換方向相同，稱之為“協(xié)變”。接口僅用于輸入的情況，逆變同理我們可以給 T 加上 in 參數(shù)：interface IDemo<in T> /僅將類型 T 用于輸入 string Method(T value);public class Demo : IDemo<ob

9、ject> /實(shí)現(xiàn)接口 public string Method (object value) return value.ToString(); 在Main函數(shù)中這樣寫：IDemo<object> demoObj = new Demo();IDemo<string> demoStr = demoObj;這里可將 string Method (object value) 轉(zhuǎn)換為 string Method (string value)即可將 IDemo<object> 類型轉(zhuǎn)換為 IDemo<string> 類型。僅從泛型的類型上看，這是 “父->子” 的轉(zhuǎn)換，與第一節(jié)中提到的轉(zhuǎn)換方向相反，稱之為“逆變”，有時(shí)也譯作“抗變”或“反變”。四、總結(jié)以上只討論了協(xié)變與逆變?cè)诜椒ㄖ械那闆r，其實(shí)在屬性中情況也相類似，不再說明。可能大家也發(fā)現(xiàn)了，所謂“協(xié)”與“逆”都是只是一種表象，其內(nèi)在本質(zhì)為同一過程?！皡f(xié)變”與“逆變”中的“協(xié)”與“逆”表示泛型接口在將類型參數(shù)僅用于輸入或輸出的情況下，其類型參數(shù)的隱式轉(zhuǎn)換