了解C#的协变和逆变

前言#

在引用类型系统时,协变、逆变和不变性具有如下定义。 这些示例假定一个名为 Base 的基类和一个名为 Derived的派生类。

  • Covariance

使你能够使用比原始指定的类型派生程度更大的类型。

你可以将 IEnumerable 的实例分配给 IEnumerable 类型的变量。

  • Contravariance

使你能够使用比原始指定的类型更泛型(派生程度更小)的类型。

你可以将 Action 的实例分配给 Action 类型的变量。

  • Invariance

表示只能使用最初指定的类型。 固定泛型类型参数既不是协变,也不是逆变。

你无法将 List 的实例分配给 List 类型的变量,反之亦然。

以上来自于官方文档对协变、逆变、不变性的解释

为啥C#需要协变和逆变?#

我们首先来看一段代码:

Copy
class FooBase{ } class Foo : FooBase { } var foo = new Foo(); FooBase fooBase = foo; //以下代码在.NET 4.0之前是不被支持的 IEnumerable<Foo> foo = new List<Foo>(); IEnumerable<FooBase> fooBase = foo;

因此,在这里实际上可以回答,C#的协变和逆变就是主要有两种目的:

  • 兼容性:.NET2.0就推出了泛型,而从.NET 2.0到.NET 3.5期间不支持对泛型接口中的占位符T支持隐式转换,因此在.NET4.0推出协变和逆变
  • 为了支持更广泛的隐式类型的转换,在这里就是在泛型体系中支持

在C#中,目前只有泛型接口和泛型委托可以支持协变和逆变,

协变(Covariance)#

内置的泛型协变接口,IEnumerator<T>IQuerable<T>IGrouping<Tkey, TElement>:

Copy
public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable { new IEnumerator<T> GetEnumerator(); } public interface IQueryable<out T> : IEnumerable<T>, IEnumerable, IQueryable { } public interface IGrouping<out TKey, out TElement> : IEnumerable<TElement>, IEnumerable { TKey Key { get; } }

因此这段代码在.NET4.0及以上版本将不会编译报错:

Copy
IEnumerable<Foo> foo = new List<Foo>(); IEnumerable<FooBase> fooBase = foo;

实际上,对于协变,有下面的约束,否则则会在编译时报错:

  • 泛型参数占位符以out关键子标识,并且占位符T只能用于只读属性、方法或者委托的返回值,out简而易懂,就是输出的意思
  • 当要进行类型转换,占位符T要转换的目标类型也必须是其基类,上述例子则是Foo隐式转为FooBase

逆变(Contravariance)#

内置的泛型逆变委托ActionFunc Predicate,内置的泛型逆变接口IComparable<T>IEquatable<T>:

Copy
public delegate void Action<in T>(T obj); public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg); public delegate bool Predicate<in T>(T obj); public interface IComparable<in T> { int CompareTo(T? other); } public interface IEquatable<T> { bool Equals(T? other); }

而逆变的用法则是这样:

Copy
Action<FooBase> fooBaseAction = new Action<FooBase>((a)=>Console.WriteLine(a)); Action<Foo> fooAction = fooBaseAction;

而对于逆变,则跟协变相反,有下面的约束,否则也是编译时报错:

  • 要想标识为逆变,应该是要在占位符T前标识in,只能用于只写属性、方法或者委托的输入参数
  • 当要进行类型转换,占位符T要转换的目标类型也必须是其子类,上述例子则是FooBase转为Foo

总结#

  • 协变和逆变只对泛型委托和泛型接口有效,对普通的泛型类和泛型方法无效
  • 协变和逆变的类型必须是引用类型,因为值类型不具备继承性,因此类型转换存在不兼容性
  • 泛型接口和泛型委托可同时存在协变和逆变的类型参数,即占位符T

参考#

posted @   RyzenAdorer  阅读(993)  评论(2编辑  收藏  举报
相关博文:
阅读排行:
· 分享4款.NET开源、免费、实用的商城系统
· 全程不用写代码,我用AI程序员写了一个飞机大战
· MongoDB 8.0这个新功能碉堡了,比商业数据库还牛
· 白话解读 Dapr 1.15:你的「微服务管家」又秀新绝活了
· 上周热点回顾(2.24-3.2)
点击右上角即可分享
微信分享提示
CONTENTS