泛型接口協變逆變的幾個問題

本文轉載自查看原文 2012-12-04 09:30 3320 03√ DotNet&C#/ 協變/ 逆變/ 泛型接口

1、什么是協變、逆變？

假設：TSub是TParent的子類。
協變：如果一個泛型接口IFoo<T>，IFoo<TSub>可以轉換為IFoo<TParent>的話，我們稱這個過程為協變，IFoo支持對參數T的協變。
逆變：如果一個泛型接口IFoo<T>，IFoo<TParent>可以轉換為IFoo<TSub>的話，我們稱這個過程為逆變，IFoo支持對參數T的逆變。

2、為什么要有協變、逆變?

通常只有具備繼承關系的對象才可以發生隱式類型轉換，如Base b=new sub()。
協變和逆變可以使得更多的類型之間能夠實現隱式類型轉換、類型安全性有了保障。

3、為什么泛型接口要引入協變、逆變？

基於以上原因的同時、許多接口僅僅將類型參數用於參數或返回值。所以支持協變和逆變后泛型的使用上有了更大的靈活性

4、為什么支持協變的參數只能用於方法的返回值？支持逆變的參數只能用於方法參數？

“TParent不能安全轉換成TSub”，是這兩個問題的共同原因。
我們定義一個接口IFoo。

     interface IFoo<T>
    {
         void Method1(T param);
        T Method2();
    }

我們看一下協變的過程：IFoo<TSub>轉換成IFoo<TParent>。

Method1：將TSub替換成TParent，Method1顯然存在 TParent到TSub的轉換。

Method2：返回值類型從TSub換成了TParent，是類型安全的。

所以支持協變的參數只能用在方法的返回值中。

再看一下逆變的過程：IFoo<TParent>轉換成IFoo<TSub>。

Method1：將TParent替換成TSub，Method1存在 TSub到TParent的轉換，是類型安全的。

Method2：返回值類型從TParent換成了TSub，是不安全的。

所以支持逆變的參數只能用在方法的參數中。

5、泛型接口支持協變、逆變和不支持協變、逆變的對比？

這其實是對3個問題的補充。

定義一個接口IFoo，既不支持協變，也不支持逆變。

     interface IFoo<T>
    {
         void Method1(T param);
        T Method2();
    }

實現接口IFoo

     public class FooClass<T> : IFoo<T>
    {
         public void Method1(T param)
        {
            Console.WriteLine( default(T));
        }
         public T Method2()
        {
             return default(T);
        }
    }

定義一個接口IBar支持對參數T的協變

     interface IBar< out T>
    {
        T Method();
    }

實現接口IBar

     public class BarClass<T> : IBar<T>
    {
         public T Method()
        {
             return default(T);
        }
    }

定義一個接口IBaz支持對參數T的逆變

     interface IBaz< in T>
    {
         void Method(T param);
    }

實現接口IBaz

     public class BazClass<T> : IBaz<T>
    {
         public void Method(T param)
        {
            Console.WriteLine(param.ToString());
        }
    }

定義兩個有繼承關系的類型，IParent和SubClass。

     interface IParent
    {
         void DoSomething();
    }
     public class SubClass : IParent
    {
         public void DoSomething()
        {
            Console.WriteLine( " SubMethod ");
        }
    }

按照協變的邏輯，分別來使用IFoo和IBar。

            // IFoo 不支持對參數T的協變
            IFoo<SubClass> foo_sub = new FooClass<SubClass>();
            IFoo<IParent> foo_parent = foo_sub; // 編譯錯誤

             // IBar 支持對參數T的協變
            IBar<SubClass> bar_sub = new BarClass<SubClass>();
            IBar<IParent> bar_parent = bar_sub;

foo_parent = foo_sub 會提示編譯時錯誤“無法將類型“IFoo<SubClass>”隱式轉換為“IFoo<IParent>”。存在一個顯式轉換(是否缺少強制轉換?)”

按照逆變的邏輯，分別來使用IFoo和IBaz。

             // IFoo 對參數T逆變不相容
            IFoo<IParent> foo_parent = null;
            IFoo<SubClass> foo_sub = foo_parent; // 編譯錯誤

             // IBaz 對參數T逆變相容
            IBaz<IParent> baz_parent = null;
            IBaz<SubClass> baz_sub = baz_parent;

foo_sub = foo_parent 會提示編譯時錯誤“無法將類型“IFoo<IParent>”隱式轉換為“IFoo<ISub>”。存在一個顯式轉換(是否缺少強制轉換?)”

6、.NET4.0對IEnumerable接口的修改？

2.0中的定義：

     public interface IEnumerable<T> : IEnumerable
    {
        IEnumerator<T> GetEnumerator();
    }

4.0中的定義：

     public interface IEnumerable< out T> : IEnumerable
    {
        IEnumerator<T> GetEnumerator();
    }

可以看到4.0中增加了對協變的支持。

可以在兩個版本試下，下面的語句在2.0下會報錯。

List<SubClass> subarr = new List<SubClass>();
IEnumerable<IParent> parentarr = subarr;

參考：

http://technet.microsoft.com/zh-CN/library/dd799517
http://www.cnblogs.com/Ninputer/archive/2008/11/22/generic_covariant.html
http://www.cnblogs.com/idior/archive/2010/06/20/1761383.html
http://www.cnblogs.com/artech/archive/2011/01/13/variance.html

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