[C#]淺談協變與逆變

[C#]淺談協變與逆變

什麼是協變與逆變       協變和逆變都是術語，前者指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更小(不太具體的)的類型，後者指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更大（更具體的）的類型。 泛型類型參數支持協變和逆變，可在分配和使用泛型類型方面提供更大的靈活性。 一開始我總是分不清協變和逆變，因為MSDN的解釋實在是嚴謹有余而易讀不足。 其實從中文的字面上來理解這兩個概念就挺容易的了：   "協變"即"協調的轉變"，"逆變"即"逆向的轉變"。   為什麼說"能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更小(不太具體的)的類型"是協調的，而"能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更大（更具體的）的類型"是逆向的呢，看這兩行代碼：   object o = ""; string s = (string) o; string類型到object類型，也就是派生類到基類，是可以隱式轉換的，因為任何類型向基類的轉換都是類型安全的，所以認為這一轉變是協調的。 object類型到string類型，也就是基類到派生類，就只能是顯式轉換，因為對象o的實際類型不一定是string，強制轉換不是類型安全的，所以認為這一轉變是逆向的。   再看協變與逆變的常見場合：   IEnumerable<object> o = new List<string>();//協變 Action<string> s = new Action<object>((arg)=>{...});//逆變 上例的泛型參數就是分別發生了協調的與逆向的轉變。       協變與逆變的作用對象   從定義中可以看到，協變與逆變都是針對的泛型參數，而且   在.NET Framework 4中，Variant類型參數僅限於泛型接口和泛型委托類型。 為什麼是接口和委托？先看IEnumerable<T>和Action<T>的聲明：  

public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
{
    new IEnumerator<T> GetEnumerator();
}

 

public delegate void Action<in T>(T obj); IEnumerable中的out關鍵字給泛型參數提供了協變的能力，Action中的in關鍵字給泛型參數提供了逆變的能力。 這裡的out和in是相對於誰的入和出？不是相對於接口和委托，而是相對於方法體！ 看它們的實現：    

class MyEnumerable<T> : IEnumerable<T>
{
    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        yield return default(T);
    }

    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return GetEnumerator(); }
}

Action<string> myAction = new Action<object>(
    (o) =>
    {
        Console.WriteLine(o.ToString());
    });
 

 

這樣是不是能看出來泛型參數是怎麼入和出的了？ 那麼接口和委托，它們和方法是什麼關系呢，它們兩個之間又是什麼關系，以下純屬個人理解：   接口類型定義了一組方法簽名，委托類型定義了一個方法結構(方法簽名刨除方法名)。 接口實例和委托實例都包含了一組方法入口。   綜上所述，協變與逆變的作用對象是方法體中的泛型參數。       為什麼允許協變與逆變   協變和逆變都是類型發生了轉換，一旦涉及到類型轉換當然就要想類型安全的問題。 協變和逆變之所以可以正常的運轉，就是因為這裡所涉及到的所有類型轉換都是類型安全的！ 回頭看最開始的四行代碼：   1 object o1 = "";//類型安全 2 string s1 = (string) o1;//非類型安全 3 IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//協變 4 Action<string> s2 = new Action<object>((arg)=>{...});//逆變 顯然第二行的object到string是非類型安全的，那為什麼第四行的object到string就是類型安全的呢？ 結合上一個方法體的示例，來看這段代碼：    

1 Action<List<int>> myAction = new Action<IList<int>>(
2     (list) =>
3     {
4         Console.WriteLine(list.Count);
5     });
6 myAction(new List<int> {1, 2, 3});

 

  第一行貌似是把IList轉換成了List，但是實際上是這樣的： 第六行傳入的實參是一個List，進入方法體，List被轉換成了IList，然後使用了IList的Count屬性。 所以傳參的時候其實發生的是派生類到基類的轉換，自然也就是類型安全的了。   List<string>到IEnumerable<object>的協變其實也是類似的過程：    

 1 IEnumerable<Delegate> myEnumerable = new List<Action>
 2 {
 3     new Action(()=>Console.WriteLine(1)),
 4     new Action(()=>Console.WriteLine(2)),
 5     new Action(()=>Console.WriteLine(3)),
 6 };
 7 foreach (Delegate dlgt in myEnumerable)
 8 {
 9     dlgt.DynamicInvoke();
10 }

 

  實參是三個Action，調用的是Delegate的DynamicInvoke方法，完全的類型安全轉換。