那些年搞不懂的术语、概念：协变、逆变、不变体

发布时间：2020-12-15 04:44:23 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：简述什么是协变性、逆变性、不变性协变性，如：string->object （子类到父类的转换）逆变性，如：object->string （父类到子类的转换）不变性，基于上面两种情况，不可变。具体下面再做分析。泛型委托的可变性先使用框架定义的泛型委托Func和Action做例

简述什么是协变性、逆变性、不变性

协变性，如：string->object （子类到父类的转换）
逆变性，如：object->string （父类到子类的转换）
不变性，基于上面两种情况，不可变。具体下面再做分析。

泛型委托的可变性

先使用框架定义的泛型委托Func和Action做例子（）

协变：object)

Func<> = () => <> func2 = ;

逆变：string)

Action<> = t =><> func4 = ;

上面代码没有任何问题。

接着我们自己定义委托试试：

我X，看人不来哦。为什么自定义的委托却不能协变呢。

我看看系统定义的Func到底和我们自定义的有什么不同：

TResult Func< TResult>();

多了一个out，什么鬼:

（）

完美！

那如果我们要实现逆变性呢：

直接逆变是不可行的，我们需要修改泛型类型参数：

我们发现整个委托参数都变了。本来的返回值，改成输入参数才行。

结论：

输入参数->可逆变string]）
返回值->可协变object]）

假设：如果泛型参数中既存在in又存在out改如何：

Tout MyFunc< Tin, Tout>(Tin obj);

MyFunc<,> str1 = t => <,> str2 = str1;string） MyFunc<,> str3 = str1;object） MyFunc<,> str4 = str1;

以上都是没有问题的。?

然后我们看看编译后的C#代码：

结论：

以上代码也可以直接写成：

(Tin obj); MyFunc<,> str5 = t => <,> str6 = t => <,> str7 = t => ;

泛型接口的可变性

接着看框架默认接口：

协变：父类)

IEnumerable<> list = List<><> list2 = list;

逆变： 子类）

IComparable<> list3 = <> list4 = list3;

接下来我们试试自定泛型接口：

首先定义测试类型、接口：

IMotion Run : IMotion

然后我们测试协变性：

同样我们需要把接口? IMotion?定义为? IMotion< T>?

IMotion<?T>{}

IMotion x = Run y = x;

如果我们要测试逆变性，则需要把? IMotion ?定义为? IMotion< T>?

IMotion< T>{}

IMotion x2 = Run y2 = x2;

泛型接口的逆变，编译后同样进行了强制转换：

当然，我们也可以直接写成：

IMotion y3 = Run();

不变性

从上面我们知道逆变性的代码编译后都会进行强制转换。假设：那我们不用out、in直接手动强制转换是否可以？：

IMotion Run : IMotion { }

IMotion x = Run y = x;

//逆变
IMotion x2 = new Run();
IMotion y2 = (IMotion)x2;
IMotion y3 = (IMotion)new Run();

天才的我发现编译成功了，没有任何问题！且还可以同时协变、逆变？？不对，真的天才了吗？我们运行试试：

看来我还是太单纯了，如果真的这么容易绕过去，Microsoft又何必去搞个out、in关键字。

对于同一个泛型参数，我们既想有协变性又想逆变性，咋办？答案是不可行。这就会出现第三种情况，既不可以协变又不可以逆变。称为不变性。

如：

IMotion

上面我们测试过，代码直接强制转换是不能实现协变、逆变的。那么我们只能通过out、in来实现。如果现在我们在泛型参数添加out或in属性会如何？：

我们发现out和in都不能用。在用out时，有个传入参数为泛型? Match(T t)?的方法。使用in时，有个返回参数为泛型??的方法。现在就出现了是矛更锋利，还是盾更坚硬的问题了。

最后结果是：都不能用，既不能协变，也不能逆变。此为不变体。

小知识：

C#4.0之前??、??、??等接口都不支持可变性，在4.0及之后才支持。因为4.0之前定义的泛型接口没有添加out、in关键字，有兴趣可以切换版本看看。

延伸思考

为什么in[输入参数]就只能逆变？分析如下：

{ ; //运动
public interface IMotion<in T>
{
void Match(T t);
}
//跑步
public class Run : IMotion
{
public void Match(T t)
{
//假设中间有很多逻辑.....
 }
}

为什么out[返回值]只能协变？分析如下：

Salary { ; //运动
public interface IMotion<out T>
{
T Show();
//void Match(T t);
}
//跑步
public class Run : IMotion
{
public T Show()
{
return default(T);
}
//public void Match(T t)
//{
// //假设中间有很多逻辑.....
//}
}

这里有两个关键点：

传入参数（in）是把参数当成父类来用，显然可以逆变（子类当成父类来用[]），但是却不可以把父类当子类来用。
返回值（out）返回值类型用父类来接收，显然可以协变（父类可以接收一切子类），但却不可用子类接收父类数据。

。。。是不是有点越想越头晕，想不明白就慢慢想。自己动动手。

如果实在想的头大，就把它当成是乌龟的屁股吧，知道是C#做的一种安全限制！

总结

关于泛型接口、泛型委托的可变性：

-> 比较和谐正常的变化 -> 子类转父类 [如 string转object] -> ?[返回值]
-> 逆天的变化 -> 父类转子类 [如object转string] -> ?[传入参数] ?
所谓的逆变，会在编译后的C#代码中进行强制类型转换。
示例：

IEnumerable<> list = new List<>(); ?IEnumerable<> list2 = list;?IEnumerable<> list2 = new List<>(); ?
IComparable<> list3 = null;IComparable<> list4 = list3; ?IComparable list4 = )?

注意：

不支持类的类型参数的可变性
只有泛型接口和泛型委托可以拥有可变的类型参数（out、in）
可变性只支持引用转换。（不能用于值类型）
类型参数使用了 out 或者 ref 将禁止可变性

好了，今天就到这里。没啥高深的技术知识，主要为理解协变、逆变、不变体等术语和概念。

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（编辑：李大同）

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