淺析你所不了解的C#協(xié)變和逆變
MSDN解釋如下:
“協(xié)變”是指能夠使用與原始指定的派生類型相比,派生程度更大的類型。
“逆變”則是指能夠使用派生程度更小的類型。
解釋的很正確,大致就是這樣,不過(guò)不夠直白。
直白的理解:
“協(xié)變”->”和諧的變”->”很自然的變化”->string->object :協(xié)變。
“逆變”->”逆常的變”->”不正常的變化”->object->string 逆變。
上面是個(gè)人對(duì)協(xié)變和逆變的理解,比起記住那些派生,類型,原始指定,更大,更小之類的詞語(yǔ),個(gè)人認(rèn)為要容易點(diǎn)。
下面是一則笑話:
一個(gè)星期的每一天應(yīng)該這樣念:
星期一 = 忙day;
星期二 = 求死day;
星期三 = 未死day;
星期四 = 受死day;
星期五 = 福來(lái)day;
星期六 = 灑脫day;
星期天 = 傷day
為了演示協(xié)變和逆變,以及之間的區(qū)別,請(qǐng)創(chuàng)建控制臺(tái)程序CAStudy,手動(dòng)添加兩個(gè)類:
因?yàn)槭茄菔荆远际莻€(gè)空類,只是有一點(diǎn)記住Dog 繼承自Animal。所以Dog變成Animal 就是和諧的變化(協(xié)變),而如果Animal 變成Dog就是不正常的變化(逆變)
在Main函數(shù)中輸入:
因?yàn)镈og繼承自Animal,所以Animal aAnimal = aDog; aDog 會(huì)隱式的轉(zhuǎn)變?yōu)锳nimal。但是List<Dog> 不繼承List<Animal> 所以出現(xiàn)下面的提示:
如果想要轉(zhuǎn)換的話,應(yīng)該使用下面的代碼:
- List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();
可以看到一個(gè)lstDogs 變成lstAnimal 是多么復(fù)雜的操作了。
正因如此,所以微軟新增了兩個(gè)關(guān)鍵字:Out,In,下面是他們的msdn解釋:
協(xié)變的英文是:“covariant”,逆變的英文是:“Contravariant”
為什么Microsoft選擇的是”Out” 和”In” 作為特性而不是它們呢?
我個(gè)人的理解:因?yàn)閰f(xié)變和逆變的英文太復(fù)雜了,并沒(méi)有體現(xiàn)協(xié)變和逆變的不同,但是out 和 in 卻很直白。out: 輸出(作為結(jié)果),in:輸入(作為參數(shù))。所以如果有一個(gè)泛型參數(shù)標(biāo)記為out,則代表它是用來(lái)輸出的,只能作為結(jié)果返回,而如果有一個(gè)泛型參數(shù)標(biāo)記為in,則代表它是用來(lái)輸入的,也就是它只能作為參數(shù)。目前out 和in 關(guān)鍵字只能在接口和委托中使用,微軟使用out 和 in 標(biāo)記的接口和委托大致如下:
先看下第一個(gè)IEnumerable<T>
和剛開(kāi)始說(shuō)的一樣,T 用out 標(biāo)記,所以T代表了輸出,也就是只能作為結(jié)果返回。
- public static void Main()
- {
- Dog aDog = new Dog();
- Animal aAnimal = aDog;
- List<Dog> lstDogs = new List<Dog>();
- //List<Animal> lstAnimal = lstDogs;
- List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();
- IEnumerable<Dog> someDogs = new List<Dog>();
- IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;
- }
因?yàn)門只能做結(jié)果返回,所以T不會(huì)被修改,編譯器就可以推斷下面的語(yǔ)句強(qiáng)制轉(zhuǎn)換合法,所以
- IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;
可以通過(guò)編譯器的檢查,反編譯代碼如下:
雖然通過(guò)了C#編譯器的檢查,但是il 并不知道協(xié)變和逆變,還是得乖乖的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。在這里我看到了這句話:
- IEnumerable<Animal> enumerable2 = (IEnumerable<Animal>) enumerable1;
那么是不是可以List<Animal> lstAnimal3 = (List<Animal>)lstDogs; 呢?
想要回答這個(gè)問(wèn)題需要在回頭看看Clr via C# 關(guān)于泛型和接口的章節(jié)了,我就不解釋了,答案是不可以。上面演示的是協(xié)變,接下來(lái)要演示下逆變。為了演示逆變,那么就要找個(gè)in標(biāo)記的接口或者委托了,最簡(jiǎn)單的就是:
在Main函數(shù)中添加:
- Action<Animal> actionAnimal = new Action<Animal>(a => {/*讓動(dòng)物叫*/ });
- Action<Dog> actionDog = actionAnimal;
- actionDog(aDog);
很明顯actionAnimal 是讓動(dòng)物叫,因?yàn)镈og是Animal,那么既然Animal 都能叫,Dog肯定也能叫。
In 關(guān)鍵字:逆變,代表輸入,代表著只能被使用,不能作為返回值,所以C#編譯器可以根據(jù)in關(guān)鍵字推斷這個(gè)泛型類型只能被使用,所以Action<Dog> actionDog = actionAnimal;可以通過(guò)編譯器的檢查。
再次演示Out關(guān)鍵字:添加兩個(gè)類:
- public interface IMyList<out T>
- {
- T GetElement();
- }
- public class MyList<T> : IMyList<T>
- {
- public T GetElement()
- {
- return default(T);
- }
- }
因?yàn)閛ut 關(guān)鍵字,所以下面的代碼可以通過(guò)編譯
- IMyList<Dog> myDogs = new MyList<Dog>();
- IMyList<Animal> myAnimals = myDogs;
將上面的兩個(gè)類修改為:
- public interface IMyList<out T>
- {
- T GetElement();
- void ChangeT(T t);
- }
- public class MyList<T> : IMyList<T>
- {
- public T GetElement()
- {
- return default(T);
- }
- public void ChangeT(T t)
- {
- //Change T
- }
- }
編譯:
因?yàn)門被out修飾,所以T只能作為參數(shù)。同樣修改兩個(gè)類如下:
- public interface IMyList<in T>
- {
- T GetElement();
- void ChangeT(T t);
- }
- public class MyList<T> : IMyList<T>
- {
- public T GetElement()
- {
- return default(T);
- }
- public void ChangeT(T t)
- {
- //Change T
- }
- }
這一次使用in關(guān)鍵字。編譯:
因?yàn)橛胕n關(guān)鍵字標(biāo)記,所以T只能被使用,不能作為返回值。最后修改代碼為:
- public interface IMyList<in T>
- {
- void ChangeT(T t);
- }
- public class MyList<T> : IMyList<T>
- {
- public void ChangeT(T t)
- {
- //Change T
- }
- }
- IMyList<Animal> myAnimals = new MyList<Animal>();
- IMyList<Dog> myDogs = myAnimals;







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