C#泛型协变和逆变概念学习

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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。

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一、协变、逆变概念

假设:TSubTParent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。

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();
    }

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();
    }

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);
        }
    }

定义一个接口IBar支持对参数T的协变

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

实现接口IBar

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

 定义一个接口IBaz支持对参数T的逆变

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

实现接口IBaz

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

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");
        }
    }

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;
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IFooIBaz。
            //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;

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;

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!!!!

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