泛型接口协变和抗变

1.协变和抗变

在 .NET4之前,泛型接口是不变的。 .NET4通过协变和抗变为泛型接口和泛型委托添加了一个重要的扩展。协变和抗变指对参数和返回值的类型进行转换。例如,可以给一个需要 shape参数的方法传送Rectangle参数码?下面用示例说明这些扩展的优点。

 

在,NET中 ,参数类型是协变的。假定有Shape和 Rectangle 类,Rectangle派生自Shape基类。

声明Display() 方法是为了接受Shape类型的对象作为其参数:

public void Display(Shape o){ }

 

现在可以传递派生自Shape基类的任意对象。因为Rectangle派生自Shape,所以Rectangle满

足Shape的所有要求,编译器接受这个方法调用:

Rectangle r = new Rectangle {Width= 5, Height=2.5};

Display(r);

 

方法的返回类型是抗变的。当方法返回一个Shape时,不能把它赋予Rectangle,因为Shape不

一定总是Rectangle。 反过来是可行的:如果一个方法像GetRectangle()方法那样返回一个Rectangle,

public Rectangle GetRectangle();

就可以把结果赋予某个Shape:

Shape s = GetRectangle();

 

在 .NET Framework 4版本之前,这种行为方式不适用于泛型。 在C#4 中 ,扩展后的语言支持泛型接口和泛型委托的协变和抗变。下面开始定义 Shape基类和Rectangle类 :

public class Shape
{
    public double Width { get; set; }
    public double Height { get; set; }

    public override string ToString()
    {
        return string.Format("Width:{0},Height:{1}",Width,Height);
    }
}

public class Rectangle : Shape
{
}

 

2.泛型接口的协变

如果泛型类型用 out 关键字标注,泛型接口就是协变的。这也意味着返回类型只能是 T。 接口 IIndex与类型T是协变的,并从一个只读索引器中返回这个类型:

public interface IIndex<out T>
{
    T this[int index] { get; }
    int Count { get; }
}

IIndex 接口用 RectangleCollection 类来实现。RectangleCollection 类为泛型类型 T定义了

Rectangle:

public class RectangleCollection : IIndex<Rectangle>
{
    private Rectangle[] data = new Rectangle[3] 
    { 
        new Rectangle{Height=2,Width=5},
        new Rectangle{Height=3,Width=7},
        new Rectangle{Height=4.5,Width=2.9}
    };

    public static RectangleCollection GetRectangles()
    {
        return new RectangleCollection();
    }

    public Rectangle this[int index]
    {
        get
        {
            if (index < 0 || index > data.Length)
                throw new ArgumentOutOfRangeException("index");
            return data[index];
        }
    }

    public int Count 
    {
        get 
        {
            return data.Length;
        }
    }
}

RectangleCollection.GetRectangle() 方法返回一个实现 IIndex<Rectangle>接口的 RectangleCollection 类,所以可以把返回值赋予 IIndex<Rectangle>类型的变量 rectangle。因为接口是协变的,所以也可以把返回值赋予 IIndex<Shape> 类型的变量。Shape不需要 Rectangle 没有提供的内容。 使用 shapes 变量,就可以在 for 循环中使用接口中的索引器和 Count 属性:

static void Main(string[] args)
{
    IIndex<Rectangle> rectangles = RectangleCollection.GetRectangles();
    IIndex<Shape> shapes = rectangles;

    for (int i = 0; i < shapes.Count; i++)
    {
        Console.WriteLine(shapes[i]);
    }
}

输出：

 

3.泛型接口的抗变

public interface IDisplay<in T>
{
    void Show(T item);
}

public class ShapeDisplay : IDisplay<Shape>
{
    public void Show(Shape s)
    {
        Console.WriteLine("{0} Width:{1},Height:{2}",s.GetType().Name,s.Width,s.Height);
    }
}

创建 ShapeDisplay 的一个新实例,会返回IDsiplay<Shape>,并把它赋予 shapeDisplay 变量。因为 IDispaly<T> 是抗变的,所以可以把结果赋予 IDisplay<Rectangle>,其中 Rectangle 派生自Shape。这次接口的方法只能把泛型类型定义为输入,而 Rectangle 满足 Shape 的所有要求:

static void Main(string[] args)
{
    IIndex<Rectangle> rectangles = RectangleCollection.GetRectangles();

    IDisplay<Shape> shapeDisplay = new ShapeDisplay();
    IDisplay<Rectangle> rectangleDisplay = shapeDisplay;
    rectangleDisplay.Show(rectangles[0]);
}

输出：