[C#]淺談協變與逆變

看過幾篇說協變與逆變的博客，雖然都是正確無誤的，但是感覺都沒有說得清晰明了，沒有切中要害。那么我也試著從我的理解角度來談一談協變與逆變吧。

什么是協變與逆變

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

協變和逆變都是術語，前者指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更小(不太具體的)的類型，后者指能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更大（更具體的）的類型。泛型類型參數支持協變和逆變，可在分配和使用泛型類型方面提供更大的靈活性。

一開始我總是分不清協變和逆變，因為MSDN的解釋實在是嚴謹有余而易讀不足。其實從中文的字面上來理解這兩個概念就挺容易的了：

"協變"即"協調的轉變"，"逆變"即"逆向的轉變"。

為什么說"能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更小(不太具體的)的類型"是協調的，而"能夠使用比原始指定的派生類型的派生程度更大（更具體的）的類型"是逆向的呢，看這兩行代碼：

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

string類型到object類型，也就是派生類到基類，是可以隱式轉換的，因為任何類型向基類的轉換都是類型安全的，所以認為這一轉變是協調的。object類型到string類型，也就是基類到派生類，就只能是顯式轉換，因為對象o的實際類型不一定是string，強制轉換不是類型安全的，所以認為這一轉變是逆向的。

再看協變與逆變的常見場合：

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

上例的泛型參數就是分別發生了協調的與逆向的轉變。

協變與逆變的作用對象

從定義中可以看到，協變與逆變都是針對的泛型參數，而且

在.NET Framework 4中，Variant類型參數僅限于泛型接口和泛型委托類型。

為什么是接口和委托？先看IEnumerable<T>和Action<T>的聲明：

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

IEnumerable中的out關鍵字給泛型參數提供了協變的能力，Action中的in關鍵字給泛型參數提供了逆變的能力。這里的out和in是相對于誰的入和出？不是相對于接口和委托，而是相對于方法體！看它們的實現：

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());    });

這樣是不是能看出來泛型參數是怎么入和出的了？那么接口和委托，它們和方法是什么關系呢，它們兩個之間又是什么關系，以下純屬個人理解：

接口類型定義了一組方法簽名，委托類型定義了一個方法結構(方法簽名刨除方法名)。接口實例和委托實例都包含了一組方法入口。

綜上所述，協變與逆變的作用對象是方法體中的泛型參數。

為什么允許協變與逆變

協變和逆變都是類型發生了轉換，一旦涉及到類型轉換當然就要想類型安全的問題。協變和逆變之所以可以正常的運轉，就是因為這里所涉及到的所有類型轉換都是類型安全的！回頭看最開始的四行代碼：

1 object o1 = "";//類型安全2 string s1 = (string) o1;//非類型安全3 IEnumerable<object> o2 = new List<string>();//協變4 Action<string> s2 = new Action<object>((arg)=>{...});//逆變

顯然第二行的object到string是非類型安全的，那為什么第四行的object到string就是類型安全的呢？結合上一個方法體的示例，來看這段代碼：

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轉換成了List，但是實際上是這樣的：第六行傳入的實參是一個List，進入方法體，List被轉換成了IList，然后使用了IList的Count屬性。所以傳參的時候其實發生的是派生類到基類的轉換，自然也就是類型安全的了。

List<string>到IEnumerable<object>的協變其實也是類似的過程：

 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 }

實參是三個Action，調用的是Delegate的DynamicInvoke方法，完全的類型安全轉換。

最后想說的是，所有死記硬背來的知識，都遠遠不如充分理解的知識來得可靠。