前言

在 C# 中，協(xié)變（Covariance）和逆變（Contravariance）是兩個重要的概念，主要用于處理泛型類型參數(shù)的可變性。

這兩個概念允許在泛型類型之間進(jìn)行更靈活的轉(zhuǎn)換，提高了代碼的可重用性和靈活性。

協(xié)變

（一）定義與概念

協(xié)變允許將一個派生類型的泛型參數(shù)轉(zhuǎn)換為基類型的泛型參數(shù)。

簡單來說，如果有兩個泛型接口IFoo和IBar，并且IFoo的泛型參數(shù)T是協(xié)變的，那么如果A是B的派生類，就可以將IFoo轉(zhuǎn)換為IFoo。

（二）使用場景與示例

示例一：泛型接口中的協(xié)變

interface IFoo<out T>
{
    T GetValue();
}

假設(shè)我們有以下接口定義：

這里的out關(guān)鍵字表示T是協(xié)變的。現(xiàn)在我們可以這樣使用這個接口：

class Animal {}
class Dog : Animal {}

class Program
{
    static void Main()
    {
        IFoo<Dog> dogFoo = new DogFoo();
        IFoo<Animal> animalFoo = dogFoo; // 協(xié)變轉(zhuǎn)換允許

        Animal animal = animalFoo.GetValue();
    }
}

class DogFoo : IFoo<Dog>
{
    public Dog GetValue()
    {
        return new Dog();
    }
}

在這個例子中，由于IFoo的T是協(xié)變的，我們可以將IFoo轉(zhuǎn)換為IFoo。

這是因為Dog是Animal的派生類，并且GetValue方法只返回T類型的值，不會對其進(jìn)行修改，所以這種轉(zhuǎn)換是安全的。

示例二：委托中的協(xié)變

delegate T Func<out T>();

class Program
{
    static void Main()
    {
        Func<Dog> dogFunc = GetDog;
        Func<Animal> animalFunc = dogFunc; // 協(xié)變轉(zhuǎn)換允許

        Animal animal = animalFunc();
    }

    static Dog GetDog()
    {
        return new Dog();
    }
}

C# 中的委托也可以支持協(xié)變。

例如：

這里的委托Func<out T>的T是協(xié)變的，所以可以將Func<Dog>轉(zhuǎn)換為Func<Animal>。

逆變

（一）定義與概念

逆變允許將一個基類型的泛型參數(shù)轉(zhuǎn)換為派生類型的泛型參數(shù)。

如果有兩個泛型接口IFoo<T>和IBar<T>，并且IFoo<T>的泛型參數(shù)T是逆變的，那么如果A是B的派生類，就可以將IFoo<B>轉(zhuǎn)換為IFoo<A>。

（二）使用場景與示例

示例一：泛型接口中的逆變

考慮以下接口定義：

interface IBar<in T>
{
    void SetValue(T value);
}

這里的in關(guān)鍵字表示T是逆變的。

現(xiàn)在我們可以這樣使用這個接口：

class Animal {}
class Dog : Animal {}

class Program
{
    static void Main()
    {
        IBar<Animal> animalBar = new AnimalBar();
        IBar<Dog> dogBar = animalBar; // 逆變轉(zhuǎn)換允許

        dogBar.SetValue(new Dog());
    }
}

class AnimalBar : IBar<Animal>
{
    public void SetValue(Animal value) {}
}

在這個例子中，由于IBar的T是逆變的，我們可以將IBar轉(zhuǎn)換為IBar。

這是因為SetValue方法接受一個T類型的參數(shù)，并且Dog是Animal的派生類，所以可以將Dog類型的參數(shù)傳遞給接受Animal類型參數(shù)的方法，這種轉(zhuǎn)換是安全的。

示例二：委托中的逆變

delegate void Action<in T>(T value);

class Program
{
    static void Main()
    {
        Action<Animal> animalAction = SetAnimal;
        Action<Dog> dogAction = animalAction; // 逆變轉(zhuǎn)換允許

        dogAction(new Dog());
    }

    static void SetAnimal(Animal value) {}
}

委托也可以支持逆變。

例如：

這里的委托Action<in T>的T是逆變的，所以可以將Action<Animal>轉(zhuǎn)換為Action<Dog>。

協(xié)變與逆變的限制與注意事項

（一）泛型類型參數(shù)的限制

對于協(xié)變的泛型類型參數(shù)，只能在接口或委托中作為返回值類型出現(xiàn)，不能作為方法的參數(shù)類型。

例如，以下代碼是不合法的：

interface IFoo<out T>
{
    void DoSomething(T value); // 錯誤，協(xié)變類型不能作為參數(shù)
}

對于逆變的泛型類型參數(shù)，只能在接口或委托中作為方法的參數(shù)類型出現(xiàn)，不能作為返回值類型。

例如，以下代碼是不合法的：

interface IBar<in T>
{
    T GetValue(); // 錯誤，逆變類型不能作為返回值
}

（二）數(shù)組的協(xié)變與逆變

C#中的數(shù)組在一定程度上支持協(xié)變，但這種協(xié)變是不安全的。

例如：

Animal[] animals = new Dog[10]; // 編譯通過，但運(yùn)行時可能會拋出異常
animals[0] = new Cat(); // 如果這里是一個 Cat 對象，運(yùn)行時會拋出異常

與數(shù)組不同，泛型類型的協(xié)變和逆變是安全的，因為編譯器會在編譯時進(jìn)行類型檢查，確保轉(zhuǎn)換的安全性。

（三）可變性的范圍

協(xié)變和逆變只適用于引用類型，對于值類型是不適用的。

例如，以下代碼是不合法的：

interface IFoo<out T> where T : struct // 錯誤，協(xié)變不能用于值類型
{
    T GetValue();
}

總結(jié)

協(xié)變和逆變是 C#中強(qiáng)大的概念，可以提高代碼的靈活性和可重用性。

通過正確使用協(xié)變和逆變，可以在泛型類型之間進(jìn)行安全的轉(zhuǎn)換，使得代碼更加簡潔和易于維護(hù)。

然而，在使用協(xié)變和逆變時，需要注意類型參數(shù)的限制和安全性，以避免潛在的運(yùn)行時錯誤

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。