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[ASP.net教程][C#]浅谈协变与逆变


看过几篇说协变与逆变的博客,虽然都是正确无误的,但是感觉都没有说得清晰明了,没有切中要害。
那么我也试着从我的理解角度来谈一谈协变与逆变吧。


什么是协变与逆变

MSDN的解释:
https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd799517.aspx

协变和逆变都是术语,前者指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更小(不太具体的)的类型,后者指能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大(更具体的)的类型。
泛型类型参数支持协变和逆变,可在分配和使用泛型类型方面提供更大的灵活性。

一开始我总是分不清协变和逆变,因为MSDN的解释实在是严谨有余而易读不足。
其实从中文的字面上来理解这两个概念就挺容易的了:

"协变"即"协调的转变","逆变"即"逆向的转变"。

为什么说"能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更小(不太具体的)的类型"是协调的,而"能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大(更具体的)的类型"是逆向的呢,看这两行代码:

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

string类型到object类型,也就是派生类到基类,是可以隐式转换的,因为任何类型向基类的转换都是类型安全的,所以认为这一转变是协调的。
object类型到string类型,也就是基类到派生类,就只能是显式转换,因为对象o的实际类型不一定是string,强制转换不是类型安全的,所以认为这一转变是逆向的。

再看协变与逆变的常见场合:

IEnumerable<object> o = new List<string>();//协变Action<string> s = new Action<object>((arg)=>{...});//逆变

上例的泛型参数就是分别发生了协调的与逆向的转变。

 

协变与逆变的作用对象

从定义中可以看到,协变与逆变都是针对的泛型参数,而且

在.NET Framework 4中,Variant类型参数仅限于泛型接口和泛型委托类型。

为什么是接口和委托?先看IEnumerable<T>和Action<T>的声明:

public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable{  new IEnumerator<T> GetEnumerator();}public delegate void Action<in T>(T obj);

IEnumerable中的out关键字给泛型参数提供了协变的能力,Action中的in关键字给泛型参数提供了逆变的能力。
这里的out和in是相对于谁的入和出?不是相对于接口和委托,而是相对于方法体!
看它们的实现:

class MyEnumerable<T> : IEnumerable<T>{  public IEnumerator<T> GetEnumerator()  {    yield return default(T);  }  IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() { return GetEnumerator(); }}Action<string> myAction = new Action<object>(  (o) =>  {    Console.WriteLine(o.ToString());  });

这样是不是能看出来泛型参数是怎么入和出的了?
那么接口和委托,它们和方法是什么关系呢,它们两个之间又是什么关系,以下纯属个人理解:

接口类型定义了一组方法签名,委托类型定义了一个方法结构(方法签名刨除方法名)。
接口实例和委托实例都包含了一组方法入口。

综上所述,协变与逆变的作用对象是方法体中的泛型参数。

 

为什么允许协变与逆变

协变和逆变都是类型发生了转换,一旦涉及到类型转换当然就要想类型安全的问题。
协变和逆变之所以可以正常的运转,就是因为这里所涉及到的所有类型转换都是类型安全的!
回头看最开始的四行代码:

1 object o1 = "";//类型安全2 string s1 = (string) o1;//非类型安全3 IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//协变4 Action<string> s2 = new Action<object>((arg)=>{...});//逆变

显然第二行的object到string是非类型安全的,那为什么第四行的object到string就是类型安全的呢?
结合上一个方法体的示例,来看这段代码:

1 Action<List<int>> myAction = new Action<IList<int>>(2   (list) =>3   {4     Console.WriteLine(list.Count);5   });6 myAction(new List<int> {1, 2, 3});

第一行貌似是把IList转换成了List,但是实际上是这样的:
第六行传入的实参是一个List,进入方法体,List被转换成了IList,然后使用了IList的Count属性。
所以传参的时候其实发生的是派生类到基类的转换,自然也就是类型安全的了。

List<string>到IEnumerable<object>的协变其实也是类似的过程:

 1 IEnumerable<Delegate> myEnumerable = new List<Action> 2 { 3   new Action(()=>Console.WriteLine(1)), 4   new Action(()=>Console.WriteLine(2)), 5   new Action(()=>Console.WriteLine(3)), 6 }; 7 foreach (Delegate dlgt in myEnumerable) 8 { 9   dlgt.DynamicInvoke();10 }

实参是三个Action,调用的是Delegate的DynamicInvoke方法,完全的类型安全转换。

 

最后想说的是,所有死记硬背来的知识,都远远不如充分理解的知识来得可靠。




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