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澳门新葡亰app中间对泛型的可变性的理解,来此

  今天回忆了之前看的《深入理解C#》这本书中的泛型章节,其中对泛型的可变性的理解。泛型可变性分两种:协变和逆变。逆变也又称为抗变。

最近在看《C#高级编程(第九版)》这本书,看到了泛型接口这章。其中关于协变和逆变没太理解,讲得有点坑爹,网上查了许多资料,总算(感觉)弄清楚了,来这里记录一下。

 怎么理解这两个名词的意思:

一、协变和逆变是什么?

先从字面上理解 协变(Covariance)、逆变(Contravariance)。
co- 是英文中表示“协同”、“合作”的前缀。协变 的字面意思就是 “与变化的方向相同”。
contra- 是英文中表示“相反”的前缀,逆变 的字面意思就是是 “与变化方向相反”。
那么问题来了,这里的 变化方向 指的是什么?
C# 中对于对象(即对象引用),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。这里的变化指的就是这种 子->父 的类型转换。
object o = "hello";
//string (子类)类型的引用转换为 object (父类)类型的引用
协变与逆变虽然从名字上看是两个完全相反的转换,但其实只是“子类型引用到父类型引用”这一过程在函数中使用的 两个不同阶段 而已,接下来将详细说明这点。

  ①:协变即为在泛型接口类型中使用out标识的类型参数。协变的字面意思是“与变化的方向相同”②逆变那就是用in来标识的泛型接口类型的类型参数。逆变的字面意思是“与变化的方向相反”

二、使用函数的不同阶段发生的类型转换

假设有一函数,接收 object 类型的参数,输出 string 类型的返回值:

string Method(object o)
{
    return "abc";
}

那么在Main函数中我们可以这样调用它:

string s = "abc";
object o = Method(s);

注意,这里发生了两次隐式类型转换:

  1. 在向函数输入时,参数 s 由 string 类型转换为 object 类型
  2. 在函数输出(返回)时,返回值 由 string 类型转换为 object 类型
    我们这里可以看作是函数签名可发生变换(不论函数的内容,不影响结果):
  3. string Method(object o) 可变换为 string Method(string o)
  4. string Method(string o) 可变换为 object Method(string o)
    也就是说,在函数输入时,函数的 输入类型 可由 object 变换为 string,父->子
    在函数输出时,函数的 输出类型 可由string变换为object,子->父

  需要注意的是无论是协变还是逆变也只能在泛型接口中来使用。

三、理解泛型接口中的 in、out参数

没有指定in、out的情况
假设有一泛型接口,并且有一个类实现了此接口:

interface IDemo<T>
{
    T Method(T value);
}
public class Demo : IDemo<string>
{
    //实现接口 IDemo<string>
    public string Method(string value)
    {
        return value;
    }
}

在Main函数中这样写:
IDemo<string> demoStr = new Demo();
IDemo<object> demoObj = demoStr;
上面的这段代码中的第二行包含了一个假设:
IDemo<string> 类型能够隐式转换为 IDemo<object> 类型
这乍看上去就像“子类型引用转换为父类型引用” 一样,然而很遗憾,他们并不相同。假如可以进行隐式类型转换,那就意味着:
string Method(string value) 能转换为 object Method(object value)
从上一节中我们知道,在函数这输入和输出阶段,其类型可变化方向是不同的。所以在C#中,要想应用泛型接口类型的隐式转换,需要讨论“输入”和“输出”两种情况。
接口仅用于输出的情况,协变

interface IDemo<out T>
{
    //仅将类型 T 用于输出
    T Method(object value);
}
public class Demo : IDemo<string>
{
    //实现接口
    public string Method (object value)
    {
        //别忘了类型转换!
        return value.ToString();
    }
} 

在Main函数中这样写:
IDemo<string> demoStr = new Demo();
IDemo<object> demoObj = demoStr;
可将 string Method (object value) 转换为 object Method (object value)
即可将 IDemo<string> 类型转换为 IDemo<object> 类型。
仅从泛型的类型上看,这是 “子->父” 的转换,与第一节中提到的转换方向相同,称之为“协变”。
接口仅用于输入的情况,逆变
同理我们可以给 T 加上 in 参数:

interface IDemo<in T>
{
    //仅将类型 T 用于输入
    string Method(T value);
}
public class Demo : IDemo<object>
{
    //实现接口
    public string Method (object value)
    {
        return value.ToString();
    }
} 

在Main函数中这样写:
IDemo<object> demoObj = new Demo();
IDemo<string> demoStr = demoObj;
这里可将 string Method (object value) 转换为 string Method (string value)
即可将 IDemo<object> 类型转换为 IDemo<string> 类型。
仅从泛型的类型上看,这是 “父->子” 的转换,与第一节中提到的转换方向相反,称之为“逆变”,有时也译作“抗变”或“反变”。

  先来举个基本的例子,来加强你对可变性的理解。在C#中有隐式类型转换,比如:

四、总结

以上只讨论了协变与逆变在方法中的情况,其实在属性中情况也相类似,不再说明。
可能大家也发现了,所谓“协”与“逆”都是只是一种表象,其内在本质为同一过程。
“协变”与“逆变”中的“协”与“逆”表示泛型接口在将类型参数仅用于输入或输出的情况下,其类型参数的隐式转换所遵循的规律。

  string str = "nibian";
  object str1 = str;
  Console.WriteLine(str1);
协变

当泛型接口类型仅用于输出(使用关键词 out),其类型参数隐式转换所遵循的规律与对象引用的类型转换规律相同,称之为“协变”

  

逆变

当泛型接口类型仅用于输入(使用关键词 in),其类型参数隐式转换所遵循的规律与对象引用的类型转换规律相反,称之为“逆变”、“抗变”或“反变”。

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  大家都知道string类型是object类型的子类型,即string->object为子->父;从子类型到父类型的转换是隐式类型转换。

举个例子:

 interface IDemo<out T>
    {
        T Method(string str);
    }
    class One : IDemo<string>
    {
        public string Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Two : IDemo<object>
    {
        public object Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IDemo<string> one = new One();
            IDemo<object> two;
            two = one;
            Console.WriteLine(two.Method("2222"));
        }
    }

  

因为string是object类型的子类,在这里IDemo<string>和IDemo<object>类型之间也存在着类型转换的,从IDemo<string>向IDemo<object>进行的转换可以看成是子类型向父类型的隐式转换,它的这个用法就是协变。(这里必须要用out)

相反的我们在来看一下有关逆变的代码:

 interface IDemo<in T>
    {
        string Method(T str);
    }
    class One : IDemo<string>
    {
        public string Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Two : IDemo<object>
    {
        public string Method(object str)
        {
            return str.ToString();
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IDemo<object> two = new Two();
            IDemo<string> one;
            one = two;
            Console.WriteLine(one.Method("2222"));
        }
    }

  同样的从IDemo<object>类型向IDemo<string>类型的转换,但是在这里我们却将父类型隐式转换为子类型的用法叫逆变。(这里必须要用in)

总结:协变和逆变就是在泛型接口类型将类型参数作为输入和输出的情况下,对类型间进行隐式转换的规律。

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