C#中的协变与逆变小结
一:什么是协变与逆变
协变指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大(更具体的)的类型,逆变指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更小(不太具体的)的类型
只有泛型接口和泛型委托参数支持协变和逆变
二:引言
using System; using System.Collections.Generic; class MainClass { static void Main() { object o = "str"; List<object> oList = new List<string>(); IEnumerable<object> strs = new List<string>(); } }
上面这段代码中,第一句没问题,属于类型安全转换,第二句会报错,因为这两个list并没有继承关系,而第三句是正确的,其实在背后,就是协变和逆变在起作用
三:协变
协变在泛型方法的参数里以out表示,使用out可以在声明父类泛型参数的时候使用子类泛型参数构造,out参数可以单纯的理解为输出,作为返回值例如IEnumerable<T>接口
using System; using System.Collections.Generic; class MainClass { static void Main() { IEnumerable<object> list = new List<string>(); } }
分析一下上面的代码为什么是合法的呢?首先虽然是用IEnumerable<object>声明的,但是是用List<string>构造的,列表中的元素是string类型。其次IEnumerable的作用只有遍历元素,不允许添加操作,所以是合法的,本质上就是里氏替换原则
四:逆变
逆变在泛型方法的参数里以in表示,使用in可以在声明子类泛型参数的时候使用父类泛型参数构造,int参数只能作为传入值不能作为返回值例如Action<T>委托
using System; class MainClass { static void Main() { Action<string> action = new Action<object>((o)=> { }); action(""); } }
分析一下上面的代码为什么是合法的呢?看似是object转换成了string,但实际上使用委托的时候传入的是一个string类型的参数,然后将string转换成了object,本质上还是派生类到基类的转换,所以是类型安全的,本质上就是里氏替换原则
五:为什么协变和逆变是针对泛型接口或泛型委托参数的?
而不能针对泛型类?
由上可知,协变和逆变都是定义方法成员的(接口不能定义字段只能定义成员),而方法成员在创建对象时是不涉及到对象内存分配的,所以是类型安全的,而泛型类是模板类,类中可以包含字段, 所以是不安全的
using System; using System.Collections.Generic; class MainClass { static void Main() { object o1 = "";//类型安全 string s1 = (string)o1;//非类型安全 IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//协变 Action<string> s2 = new Action<object>((o) => { });//逆变 } }
六:自定义协变
using System; using System.Collections.Generic; class MainClass { static void Main() { ICustomCovariant<object> o = new CustomCovariant<string>(); } } public interface ICustomCovariant<out T> { T Get(); } public class CustomCovariant< T> : ICustomCovariant<T> { public T Get() { return default(T); } }
七:自定义逆变
using System; using System.Collections.Generic; class MainClass { static void Main() { IContravariant<string> o = new CustomContravariant<object>(); } } public interface IContravariant<in T> { void Get(T t); } public class CustomContravariant<T> : IContravariant<T> { public void Get(T t) { } }
八:总结
——在泛型中,如果确定泛型参数是只读或者只写的,那么就可以使用协变或者逆变。如果泛型参数无法确定只读或只写,这种类型参数既不能协变也不能逆变,只能精确类型匹配 ——在泛型或委托中,如果不使用协变或逆变,那么泛型类型是一个固定类型,而使用协变或逆变的话,则泛型类型可以实现多态化
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