C#中的协变与逆变方式
作者：呆呆小雅
前言
在 C# 中，协变（Covariance）和逆变（Contravariance）是两个重要的概念，主要用于处理泛型类型参数的可变性。
这两个概念允许在泛型类型之间进行更灵活的转换，提高了代码的可重用性和灵活性。
协变
（一）定义与概念
协变允许将一个派生类型的泛型参数转换为基类型的泛型参数。
简单来说，如果有两个泛型接口IFoo和IBar，并且IFoo的泛型参数T是协变的，那么如果A是B的派生类，就可以将IFoo转换为IFoo。
（二）使用场景与示例
示例一：泛型接口中的协变
interface IFoo<out T>
{
T GetValue();
}假设我们有以下接口定义：
这里的out关键字表示T是协变的。现在我们可以这样使用这个接口：
class Animal {}
class Dog : Animal {}
class Program
{
static void Main()
{
IFoo<Dog> dogFoo = new DogFoo();
IFoo<Animal> animalFoo = dogFoo; // 协变转换允许
Animal animal = animalFoo.GetValue();
}
}
class DogFoo : IFoo<Dog>
{
public Dog GetValue()
{
return new Dog();
}
}在这个例子中，由于IFoo的T是协变的，我们可以将IFoo转换为IFoo。
这是因为Dog是Animal的派生类，并且GetValue方法只返回T类型的值，不会对其进行修改，所以这种转换是安全的。
示例二：委托中的协变
delegate T Func<out T>();
class Program
{
static void Main()
{
Func<Dog> dogFunc = GetDog;
Func<Animal> animalFunc = dogFunc; // 协变转换允许
Animal animal = animalFunc();
}
static Dog GetDog()
{
return new Dog();
}
}C# 中的委托也可以支持协变。
例如：
这里的委托Func<out T>的T是协变的，所以可以将Func<Dog>转换为Func<Animal>。
逆变
（一）定义与概念
逆变允许将一个基类型的泛型参数转换为派生类型的泛型参数。
如果有两个泛型接口IFoo<T>和IBar<T>，并且IFoo<T>的泛型参数T是逆变的，那么如果A是B的派生类，就可以将IFoo<B>转换为IFoo<A>。
（二）使用场景与示例
示例一：泛型接口中的逆变
考虑以下接口定义：
interface IBar<in T>
{
void SetValue(T value);
}这里的in关键字表示T是逆变的。
现在我们可以这样使用这个接口：
class Animal {}
class Dog : Animal {}
class Program
{
static void Main()
{
IBar<Animal> animalBar = new AnimalBar();
IBar<Dog> dogBar = animalBar; // 逆变转换允许
dogBar.SetValue(new Dog());
}
}
class AnimalBar : IBar<Animal>
{
public void SetValue(Animal value) {}
}在这个例子中，由于IBar的T是逆变的，我们可以将IBar转换为IBar。
这是因为SetValue方法接受一个T类型的参数，并且Dog是Animal的派生类，所以可以将Dog类型的参数传递给接受Animal类型参数的方法，这种转换是安全的。
示例二：委托中的逆变
delegate void Action<in T>(T value);
class Program
{
static void Main()
{
Action<Animal> animalAction = SetAnimal;
Action<Dog> dogAction = animalAction; // 逆变转换允许
dogAction(new Dog());
}
static void SetAnimal(Animal value) {}
}委托也可以支持逆变。
例如：
这里的委托Action<in T>的T是逆变的，所以可以将Action<Animal>转换为Action<Dog>。
协变与逆变的限制与注意事项
（一）泛型类型参数的限制
对于协变的泛型类型参数，只能在接口或委托中作为返回值类型出现，不能作为方法的参数类型。
例如，以下代码是不合法的：
interface IFoo<out T>
{
void DoSomething(T value); // 错误，协变类型不能作为参数
}对于逆变的泛型类型参数，只能在接口或委托中作为方法的参数类型出现，不能作为返回值类型。
例如，以下代码是不合法的：
interface IBar<in T>
{
T GetValue(); // 错误，逆变类型不能作为返回值
}（二）数组的协变与逆变
C#中的数组在一定程度上支持协变，但这种协变是不安全的。
例如：
Animal[] animals = new Dog[10]; // 编译通过，但运行时可能会抛出异常 animals[0] = new Cat(); // 如果这里是一个 Cat 对象，运行时会抛出异常
与数组不同，泛型类型的协变和逆变是安全的，因为编译器会在编译时进行类型检查，确保转换的安全性。
（三）可变性的范围
协变和逆变只适用于引用类型，对于值类型是不适用的。
例如，以下代码是不合法的：
interface IFoo<out T> where T : struct // 错误，协变不能用于值类型
{
T GetValue();
}总结
协变和逆变是 C#中强大的概念，可以提高代码的灵活性和可重用性。
通过正确使用协变和逆变，可以在泛型类型之间进行安全的转换，使得代码更加简洁和易于维护。
然而，在使用协变和逆变时，需要注意类型参数的限制和安全性，以避免潜在的运行时错误
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。