深入剖析 协变与逆变
C#4.0中有一个新特性:协变与逆变。可能很多人在开发过程中不常用到,但是深入的了解他们,肯定是有好处的。
协变和逆变体现在泛型的接口和委托上面,也就是对泛型参数的声明,可以声明为协变,或者逆变。什么?泛型的参数还能声明?对,如果有了参数的声明,则该泛型接口或者委托称为“变体”。
List<汽车> 一群汽车 = new List<汽车>(); List<车子> 一群车子 = 一群汽车;
显然,上面那段代码是会报错的, 虽然汽车继承于车子,可以隐士转换为车子,但是List<汽车>并不继承于List<车子>,所以上面的转换,是行不通的。
IEnumerable<汽车> 一群汽车 = new List<汽车>(); IEnumerable<车子> 一群车子 = 一群汽车;
然而这样却是可以的。那么IEnumerable接口有什么不同呢,我们且看编译器的提示:
我们可以看到,泛型参数的,用了一个“out”关键字作为声明。看来,关键是这个在起作用了。
“协变”是指能够使用与原始指定的派生类型相比,派生程度更大的类型。
“逆变”则是指能够使用派生程度更小的类型。逆变,逆于常规的变。
协变和逆变,使用“out”,和“in”两个关键字。但是只能用在接口和委托上面,对泛型的类型进行声明
当声明为“out”时,代表它是用来返回的,只能作为结果返回,中途不能更改。
当声明为"in"时,代表它是用来输入的,只能作为参数输入,不能被返回。
回到上面的例子,正因为“IEnumerable”接口声明了out,所以,代表参数T只能被返回,中途不会被修改,所以,IEnumerable<车子> 一群车子 = 一群汽车; 这样的强制转换
是合法的,IL中实际上是作了强制转换的。
IEnumerable是NET中自带的,其余还有如下接口和委托:
接口:
IQueryable<out T> IEnumerator<out T> IGrouping<out TKey,out TElement> IComparer<in T> IEqualityComparer<in T> IComparable<in T> 委托:
System.Action<in T> System.Func<Out Tresult> Predicate<in T> Comparison<in T> Converter<in TInput,out TOutput>
此外,我们自己定义泛型接口的时候也可以使用协变和逆变,我们不妨来看一个示例,来体现协变的特征
interface 接口<out T> { T 属性 { get; set; } }
我定义一个接口,一个具有get和set访问器的属性,然而,编译是报错的,提示:变体无效: 类型参数“T”必须为对于“test.接口<T>.属性”有效的 固定式。“T”为 协变。
正因为我声明了T为协变,所以,T只能被返回,不允许被修改,所以,如果去掉“set”访问器,才可以编译通过。
同样,如果我在“接口”中声明一个方法
void 方法(T t);
同样是会报错的,T被声明了协变,“方法(T t)”的存在就不可取。
class Program { static void Main(string[] args) { 接口<汽车> 一群汽车 = new 类<汽车>(); 接口<车子> 一群车子 = 一群汽车; } } interface 接口<out T> { T 属性 { get; } } class 类<T> : 接口<T> { public T 属性 { get { return default(T); } } }
上面的代码是可以编译通过的,因为泛型接口“接口”声明了协变,所以“接口<车子> 一群车子 = 一群汽车;”是可以强制转换成功的,看吧,我们自己声明的同样可以实现目的。
如果我把以上的代码,把“out”改成“in”呢? 显然不行,因为声明“in”规定了T不能被返回,编译无法通过的。
然而下面的代码是正确的:
interface 接口<in T> { void 方法(T t); } class 类<T> : 接口<T> { public void 方法(T t) { } }
声明“in”不允许被返回,但是可以进行更改。
接着看:
static void Main(string[] args) { 接口<车子> 一群车子 = new 类<车子>(); 接口<汽车> 一群汽车 = 一群车子; }
啊,这怎么也可以啊,“车子”是父类,“汽车”是子类,汽车转换为车子正常,车子转换为汽车,这样也行?
其实“车子”也好,“汽车”也好,在这里都只是泛型参数,并不是他们俩之间的转换,这个基础的概念必须明白,别绕进去了。
这就是逆变。因为“接口”声明了“in”关键字,声明为逆变,让参数去接受一个相对更“弱“的类型,其实是让一个参数的类型,更加具体化,更明确化的一个过程。