C#基础系列-协变与逆变

一、前言

　　泛型参数的协变和逆变是在.NET4.0版本及版本之后提出的，解决的问题是在泛型参数存在继承关系的对象要进行隐式转换（里氏替换原则）提供类型安全的转换，在.NET4.0版本之前的时候泛型参数进行类型的转换要通过类型强制转换。所以带来了协变和逆变，协变是子类->父类，逆变是父类->子类，通过站的角度不一样进行转化，但其本质都是子类到父类通过协变只能是返回参数（out），逆变只能是传入参数（in）进行限制。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace 泛型
{
    /// <summary>
    /// 父类
    /// </summary>
    public class Parent{}

    /// <summary>
    /// 子类
    /// </summary>
    public class Child : Parent{}

    /// <summary>
    /// 接口
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    public interface IFun<out T>
    {
        /// <summary>
        /// 传入参数
        /// </summary>
        /// <param name="param"></param>
        // void Method1(T param);
        /// <summary>
        /// 返回参数
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        T Method2();
    }

    public class Fun<T> : IFun<T>
    {
        /// <summary>
        /// 传入参数方法
        /// </summary>
        /// <param name="param"></param>
        public void Method1(T param){}

        /// <summary>
        /// 返回参数的方法
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public T Method2()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Child child = new Child();
            Parent parent = child; // 子类替换父类

            List<Child> childs = new List<Child>();
            List<Parent> parents = childs; //无法进行隐式转换
            List<Parent> parentss = childs.Select(x => (Parent)x).ToList(); // 进行类型的强制转换

            IFun<Child> childFun = new Fun<Child>();
            IFun<Parent> parentFun = childFun; // 不加out关键字无法进行类型安全，通过out关键字让编译器子类到父类的隐式转换

            IFun<Parent> parentFunn = new Fun<Parent>();
            IFun<Child> childFunn = parentFunn; // 通过in关键字传递参数类型或者参数类型派生类子类到父类的隐式转换
        }
    }
}

二、定义

　　协变（子类->父类） 返回参数，其中要实现右边子类new对象转换成左边父类定义的变量，则返回参数T本来是右边定义的是子类要返回成父类，所以是子类转换成父类，是类型安全的（定义的是子类返回父类）。

　　逆变（父类->子类） 传入参数，其中要实现右边父类new对象转换成左边子类定义的变量，则传入参数T本来是右边定义的是父类要用子类替换掉，所以是子类转换成父类，是类型安全的（定义的是父类传入子类）。

三、总结

　　1、因为在代码中进行类型的安全转换比较复杂，微软通过关键字in和out来定义逆变和协变，所以在编译阶段让编译器识别标识，实现参数的类型安全转换。

　　2、协变与逆变中协变只能是返回参数，逆变只能是输入参数，如果互换则会出现父类到子类的转换，是类型不安全，编译不通过；

　　3、只有在泛型接口和泛型委托中参数可以协变和逆变，比如类库中的Action<in T>、Func<out TResult,in TSource>、IEnumerable<out T>、IEnumerator<out T>等。

　　4、协变和逆变本质都是子类到父类的类型安全隐式转换，协变意思是变化方向相同子类到父类，而协变是父类到子类其变化方向相反。通过协变只能传入参数和逆变只能输入参数的规定，在站的角度不一样，最终实现类型的安全转换。

ps:对象的引用仅存在一种隐式类型转换，即子类型的对象引用到父类型的对象引用的转换。