協(xié)變

協(xié)變概念令人費(fèi)解，多半是取名或者翻譯的鍋，其實(shí)是很容易理解的。

比如大街上有一只狗，我說大家快看，這有一只動(dòng)物！這個(gè)非常自然，雖然動(dòng)物并不嚴(yán)格等于狗，但不會(huì)有人覺得我說的不對(duì)，把狗變成動(dòng)物就是協(xié)變，C#也支持這個(gè)：

// C#6頂級(jí)語句
Dog dog= new Dog();
Animal animal= dog;

interface Animal
{}

class Dog : Animal
{}

那么接下來，大街上有一群狗，我說有一群動(dòng)物，按理說也是對(duì)的，但看樣子C#不這么認(rèn)為

List<Dog> dogLst = new List<Dog>();
List<Animal> aniLst = dogLst;       //飆紅飆紅飆紅了
interface Animal {}
class Dog : Animal {}

原因其實(shí)很容易理解，畢竟在上述的代碼中，寫了Dog:Animal，即聲明了狗是動(dòng)物的子類，但是并沒有寫List<Animal> : List<Dog>，換言之，從來沒有聲明過一群狗是一群動(dòng)物的子類。

但是，如果不用List，而用其父類IEnumerable，寫成下面這樣，就又不報(bào)錯(cuò)了。

List<Dog> dogLst = new List<Dog>();
IEnumerable<Animal> aniLst = dogLst;

換言之，C#承認(rèn)List<Dog>是IEnumerable<Animal>的子類，個(gè)中差別，只需一覽源碼，就會(huì)知曉：

public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
public class List<T> : ..., IEnumerable<T>, ...

IEnumerable無非比List多了一個(gè)out參數(shù)，有了這個(gè)參數(shù)，就擁有了協(xié)變的功能，從而當(dāng)U是T的子類時(shí)，可以支持IEnumerable<U>到IEnumerable<T>的轉(zhuǎn)換。

在官方文檔中，指明了具有out關(guān)鍵字的泛型接口包括IEnumerable<T>, IEnumerator<T>, IQueryable<T>和IGrouping<TKey,TElement>。

協(xié)變接口的實(shí)現(xiàn)

協(xié)變和逆變目前只能在泛型接口和委托中使用，下面新建一個(gè)泛型接口，并使用關(guān)鍵字out。由于使用.Net6.0的頂級(jí)語句，所以接口和類的聲明放在后面。

IOut<string> outStr = new Out();
IOut<object> outObj = outStr;
Console.WriteLine(outObj.getName());

interface IOut<out T>
{
    T getName();
}

class Out : IOut<string>
{
    public string getName()
    {
        return GetType().Name;
    }
}

編譯運(yùn)行，最后輸出Out，即outObj盡管在聲明的時(shí)候用的是IOut<object>，但在IOut的out修飾符的作用下，成功讓IOut<object>變成了IOut<string>的父類，得以順利調(diào)用Out中的方法。

那么接下來，如果想讓getName更加完備一些，例如要求實(shí)現(xiàn)getName(T name)這樣的功能，那么經(jīng)out修飾的協(xié)變接口就無能為力了，像下面這樣的寫法果然被無情地飆紅了

interface IOut<out T>
{
    void getName(T name);
}

逆變

VS作為宇宙頂級(jí)IDE，協(xié)變逆變十分拎得清，上述代碼在飆紅的同時(shí)，直接給出如下錯(cuò)誤

變型無效: 類型參數(shù)“T”必須是在“IOut.getName(T)”上有效的 逆變式。“T”為 協(xié)變。

換言之，如果想讓泛型接口可以輸入泛型參數(shù)，那么需要用到逆變，具體寫法如下，其中修飾符in表示逆變

IIn<object> inObj = new In();
IIn<string> inStr = inObj;
inStr.getName("in");

interface IIn<in T>
{
    void getName(T name);
}

class In : IIn<object>
{
    public void getName(object name)
    {
        Console.WriteLine(name);
    }
}

逆變和協(xié)變最大的不同，并非in和out這兩個(gè)修飾符的字?jǐn)?shù)，而是整個(gè)替換邏輯發(fā)生了變化，上述代碼中，實(shí)際上是作為子類的string調(diào)用了通過父類object作為參數(shù)定義的函數(shù)。

里氏替換原則

在具體實(shí)現(xiàn)了協(xié)變與逆變之后，總覺得那里怪怪的，最怪的其實(shí)還是下面這行代碼的錯(cuò)誤

//錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)
interface IOut<out T>
{
    void getName(T name);
}

而且可以想象，與之相對(duì)應(yīng)的下面的逆變代碼也是不對(duì)的

//錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)
interface IOut<in T>
{
    T getName();
}

接下來復(fù)盤一下產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，為了破除命名帶來的困擾，接下來考慮泛型接口I<T>，其中有一個(gè)函數(shù)T test(T t)。現(xiàn)有兩個(gè)特定的繼承自泛型接口I<A>和I<B>的類，假設(shè)I<A>要調(diào)用I<B>中的方法，那么其流程如下

1.A I<A>.test(A t)，即輸入一個(gè)A類型的參數(shù)

2.將這個(gè)A類型的參數(shù)t，傳入到B I<B>.test(B t)。由于I<B>要求輸入B類型的參數(shù)，所以要求A可以轉(zhuǎn)換為B類型。

3.B I<B>.test(B t)計(jì)算完畢，返回一個(gè)B類型的參數(shù)

4.這個(gè)B類型的參數(shù)又被返回給最初的調(diào)用者A I<A>.test，而這時(shí)I<A>的函數(shù)最終將返回一個(gè)A類型的參數(shù)，換言之，在這個(gè)步驟，要求B可以轉(zhuǎn)換為A。

A能轉(zhuǎn)為B，然后還得B能轉(zhuǎn)為A，同時(shí)A和B還不相等，這顯然是不可能的。

所以逆變和協(xié)變分別實(shí)現(xiàn)了第2步和第4步。

如果I<A>想要調(diào)用I<B>test(B t)中的函數(shù)，那么A類型必須可以轉(zhuǎn)成B類型。正如string可以轉(zhuǎn)為object一樣，此即逆變，用in修飾，其作用場合為子類調(diào)用父類中的方法。

如果I<A>想要調(diào)用B I<B>test()，那么作為返回值的B類型必須可以轉(zhuǎn)化為A類型，此即協(xié)變，用out修飾，正是父類調(diào)用子類的方法。

協(xié)變和逆變的統(tǒng)一之處在于，二者都嚴(yán)格遵循這子類可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦割惖囊?guī)則，此即里氏替換。這是1987年，芭芭拉·利斯科夫提出的，她也是2008年圖靈獎(jiǎng)得主。

在協(xié)變逆變的過程中，對(duì)里氏替換的遵循主要表現(xiàn)在當(dāng)子類方法重載父類方法時(shí)

• 方法的輸入?yún)?shù)要更加寬松，此即逆變(IOut<object>調(diào)用IOut<string>，object比string更寬松)
• 方法的返回值要更加嚴(yán)格，此即協(xié)變(IOut<string>調(diào)用IOut<object>，string比object更嚴(yán)格)

以上就是一文帶你了解C#中的協(xié)變與逆變的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C# 協(xié)變 逆變的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！