c#中泛型的协变与逆变:<in T>详解

小灰灰 2022-08-13 10:58 156阅读 0赞

MSDN上的demo：[http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd469484.aspx][http_msdn.microsoft.com_zh-cn_library_dd469484.aspx]

# in（泛型修饰符）（C\# 参考） #

**Visual Studio 2013**

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对于泛型类型参数，in 关键字指定该类型参数是逆变的。 可以在泛型接口和委托中使用 in 关键字。

通过逆变，可以使用与泛型参数指定的派生类型相比，派生程度更小的类型。 这样可以对委托类型和实现变体接口的类进行隐式转换。 引用类型支持泛型类型参数中的协变和逆变，但值类型不支持。

在泛型接口或委托中，如果类型形参仅用作方法返回类型，而不用于方法实参，则可声明为协变的。 Ref 和 out 参数不能为变体。

如果接口具有逆变类型形参，则允许其方法接受与接口类型形参指定的派生类型相比，派生程度更小的类型的实参。 例如，由于在 .NET Framework 4 的 [IComparer<T>][IComparer_T] 接口中，类型 T 是逆变的，因此如果 Employee 继承 Person，则无需使用任何特殊转换方法，就可以将 IComparer(Of Person) 类型的对象指派给 IComparer(Of Employee) 类型的对象。

可以向逆变委托分配同一类型的其他委托，但需使用派生程度较小的泛型类型参数。

有关更多信息，请参见[协变和逆变（C\# 和 Visual Basic）][C_ _ Visual Basic]。

## 示例 ##

下例演示如何声明、扩展和实现一个逆变泛型接口。 此外还演示了如何对实现此接口的类使用隐式转换。

C\#

// Contravariant interface.
    interface IContravariant<in A> { }
    
    // Extending contravariant interface.
    interface IExtContravariant<in A> : IContravariant<A> { }
    
    // Implementing contravariant interface.
    class Sample<A> : IContravariant<A> { }
    
    class Program
    {
        static void Test()
        {
            IContravariant<Object> iobj = new Sample<Object>();
            IContravariant<String> istr = new Sample<String>();
    
            // You can assign iobj to istr because
            // the IContravariant interface is contravariant.
            istr = iobj;
        }
    }

下例演示如何声明、实例化和调用一个逆变泛型委托。 此外还演示了如何隐式转换委托类型。

C\#

// Contravariant delegate.
    public delegate void DContravariant<in A>(A argument);
    
    // Methods that match the delegate signature.
    public static void SampleControl(Control control)
    { }
    public static void SampleButton(Button button)
    { }
    
    public void Test()
    {
    
        // Instantiating the delegates with the methods.
        DContravariant<Control> dControl = SampleControl;
        DContravariant<Button> dButton = SampleButton;
    
        // You can assign dControl to dButton
        // because the DContravariant delegate is contravariant.
        dButton = dControl;
    
        // Invoke the delegate.
        dButton(new Button()); 
    }

具体要看维基百科的解释： [http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8F%E5%8F%98%E4%B8%8E%E9%80%86%E5%8F%98][http_zh.wikipedia.org_wiki_E5_8D_8F_E5_8F_98_E4_B8_8E_E9_80_86_E5_8F_98]

还是维基给力,摘录其中一段：

首先考虑数组类型构造器： 从Animal类型，可以得到Animal\[\]（“animal数组”）。 是否可以把它当作

*  协变：一个Cat\[\]也是一个Animal\[\]
 *  逆变：一个Animal\[\]也是一个Cat\[\]
 *  以上二者均不是（不变）？

如果要避免类型错误，且数组支持对其元素的读、写操作，那么只有第3个选择是安全的。Animal\[\]并不是总能当作Cat\[\]，因为当一个客户读取数组并期望得到一个Cat，但Animal\[\]中包含的可能是个Dog。所以逆变规则是不安全的。

反之，一个Cat\[\]也不能被当作一个Animal\[\]。因为总是可以把一个Dog放到Animal\[\]中。在协变数组，这就不能保证是安全的，因为背后的存储可以实际是Cat\[\]。因此协变规则也不是安全的—数组构造器应该是**不变**。注意，这仅是可写（mutable）数组的问题；对于不可写（只读）数组，协变规则是安全的。

**这示例了一般现像。只读数据类型（源）是协变的；只写数据类型（汇/sink）是逆变的。可读可写类型应是“不变”的。**

更深入了解，请看此文章，个人看了之后豁然开朗。

[http://www.2cto.com/kf/201206/136883.html][http_www.2cto.com_kf_201206_136883.html]

先不考虑类型，我们考虑数学意义上的整数。考虑整数之间的小于关系——≤。这里关系实际上就是一个方法，接受2个数，返回布尔值。
    
    现在我们考虑一下对于整数的投影，投影指的是一个函数，接受一个整数，返回另一个整数。比如 z → z + z 我们可以定义为D（double）， z → 0 - z定义为N for （negate）， z → z * z,定义为S（square）.
    
    问题就出来了，是不是所有的情况下， (x ≤ y) = (D(x) ≤ D(y))？事实上就是，如果x小于等于y，那么x的2倍也小于等于y的2倍。投影D保留了不等号的方向。
    
    对于N,很显然，1 ≤ 2 但是 -1 ≥ -2。即(x ≤ y) = (N(y) ≤ N(x))，投影N反转了不等号的方向。
    
    对于S， -1 ≤ 0， S(0) ≤ S(-1)，但是 1 ≤ 2， S(2)≥ S(1)。可见投影S即没保留不等号方向，也没反转不等号方向。
    
    投影D就是协变的，它保留了整数上的次序关系。投影N是逆变的，它反转了整数上的次序关系，投影S两者都不是，所以是不变的。
    
    所以这里很清楚，整数自身不是变体，小于关系也不是变体。投影才是协变或者逆变——接受一个整数生成一个新整数。

[http_msdn.microsoft.com_zh-cn_library_dd469484.aspx]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd469484.aspx
[ImageSprite.png]: http://i3.msdn.microsoft.com/Areas/Epx/Content/Images/ImageSprite.png
[Link 1]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd469484.aspx#feedback
[IComparer_T]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/8ehhxeaf.aspx
[C_ _ Visual Basic]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ee207183.aspx
[http_zh.wikipedia.org_wiki_E5_8D_8F_E5_8F_98_E4_B8_8E_E9_80_86_E5_8F_98]: http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8F%E5%8F%98%E4%B8%8E%E9%80%86%E5%8F%98
[http_www.2cto.com_kf_201206_136883.html]: http://www.2cto.com/kf/201206/136883.html