基于.Net中的协变与逆变的深入分析

  关于协变和逆变要从面向对象继承说起。继承关系是指子类和父类之间的关系;子类从父类继承所以子类的实例也就是父类的实例。比如说Animal是父类,Dog是从Animal继承的子类;如果一个对象的类型是Dog,那么他必然是Animal。

  协变逆变正是利用继承关系不同参数类型或返回值类型 的委托或者泛型接口之间做转变。我承认这句话很绕,如果你也觉得绕不妨往下看看。

  如果一个方法要接受Dog参数,那么另一个接受Animal参数的方法肯定也可以接受这个方法的参数,这是Animal向Dog方向的转变是逆变。如果一个方法要求的返回值是Animal,那么返回Dog的方法肯定是可以满足其返回值要求的,这是Dog向Animal方向的转变是协变。

  由子类向父类方向转变是协变 协变用于返回值类型用out关键字

  由父类向子类方向转变是逆变 逆变用于方法的参数类型用in关键字

  协变逆变中的协逆是相对于继承关系的继承链方向而言的。

  一. 数组的协变:

  

复制代码 代码如下:

  Animal[] animalArray = new Dog[]{};

  上面一行代码是合法的,声明的数组数据类型是Animal,而实际上赋值时给的是Dog数组;每一个Dog对象都可以安全的转变为Animal。Dog向Animal方法转变是沿着继承链向上转变的所以是协变

  二. 委托中的协变和逆变

  1.委托中的协变

  

复制代码 代码如下:

  //委托定义的返回值是Animal类型是父类

  public delegate Animal GetAnimal();

  //委托方法实现中的返回值是Dog,是子类

  static Dog GetDog(){return new Dog();}

  //GetDog的返回值是Dog, Dog是Animal的子类;返回一个Dog肯定就相当于返回了一个Animal;所以下面对委托的赋值是有效的

  GetAnimal getMethod = GetDog;

  2.委托中的逆变

  

复制代码 代码如下:

  //委托中的定义参数类型是Dog

  public delegate void FeedDog(Dog target);

  //实际方法中的参数类型是Animal

  static void FeedAnimal(Animal target){}

  // FeedAnimal是FeedDog委托的有效方法,因为委托接受的参数类型是Dog;而FeedAnimal接受的参数是animal,Dog是可以隐式转变成Animal的,所以委托可以安全的的做类型转换,正确的执行委托方法;

  FeedDog feedDogMethod = FeedAnimal;

  定义委托时的参数是子类,实际上委托方法的参数是更宽泛的父类Animal,是父类向子类方向转变,是逆变

  三. 泛型委托的协变和逆变:

  1. 泛型委托中的逆变

  如下委托声明:

  

复制代码 代码如下:

  public delegate void Feed<in T>(T target);

  Feed委托接受一个泛型类型T,注意在泛型的尖括号中有一个in关键字,这个关键字的作用是告诉编译器在对委托赋值时类型T可能要做逆变

  

复制代码 代码如下:

  //先声明一个T为Animal的委托

  Feed<Animal> feedAnimalMethod = a=>Console.WriteLine(“Feed animal lambda”);

  //将T为Animal的委托赋值给T为Dog的委托变量,这是合法的,因为在定义泛型委托时有in关键字,如果把in关键字去掉,编译器会认为不合法

  Feed<Dog> feedDogMethod = feedAnimalMethod;

  2. 泛型委托中的协变

  如下委托声明:

  

复制代码 代码如下:

  public delegate T Find<out T>();

  Find委托要返回一个泛型类型T的实例,在泛型的尖括号中有一个out关键字,该关键字表明T类型是可能要做协变的

  

复制代码 代码如下:

  //声明Find<Dog>委托

  Find<Dog> findDog = ()=>new Dog();

  //声明Find<Animal>委托,并将findDog赋值给findAnimal是合法的,类型T从Dog向Animal转变是协变

  Find<Animal> findAnimal = findDog;

  四. 泛型接口中的协变和逆变:

  泛型接口中的协变逆变和泛型委托中的非常类似,只是将泛型定义的尖括号部分换到了接口的定义上。

  1.泛型接口中的逆变

  如下接口定义:

  

复制代码 代码如下:

  public interface IFeedable<in T>

  {

  void Feed(T t);

  }

  接口的泛型T之前有一个in关键字,来表明这个泛型接口可能要做逆变

  如下泛型类型FeedImp<T>,实现上面的泛型接口;需要注意的是协变和逆变关键字in,out是不能在泛型类中使用的,编译器不允许

  

复制代码 代码如下:

  public class FeedImp<T>:IFeedable<T>

  {

  public void Feed(T t){

  Console.WriteLine(“Feed Animal”);

  }

  }

  来看一个使用接口逆变的例子:

  

复制代码 代码如下:

  IFeedable<Dog> feedDog = new FeedImp<Animal>();

  上面的代码将FeedImp<Animal>类型赋值给了IFeedable<Dog>的变量;Animal向Dog转变了,所以是逆变

  2.泛型接口中的协变

  如下接口的定义:

  

复制代码 代码如下:

  public interface IFinder<out T>

  {

  T Find();

  }

  泛型接口的泛型T之前用了out关键字来说明此接口是可能要做协变的;如下泛型接口实现类

  

复制代码 代码如下:

  public class Finder<T>:IFinder<T> where T:new()

  {

  public T Find(){

  return new T();

  }

  }

  //使用协变,IFinder的泛型类型是Animal,但是由于有out关键字,我可以将Finder<Dog>赋值给它

  IFinder<Animal> finder = new Finder<Dog>();

  协变和逆变的概念不太容易理解,可以通过实际代码思考理解。这么绕的东西到底有用吗?答案是肯定的,通过协变和逆变可以更好的复用代码。复用是软件开发的一个永恒的追求。