《C#高级编程》学习笔记------抗变和协变

1.协变和抗变

在.NET 4之前，泛型接口是不变的。.NET 4通过协变和抗变为泛型接口和泛型委托添加了一个重要的扩展。协变和抗变指对参数和返回值的类型进行转换。例如，可以给一个需要Shape参数的方法传送Rectangle参数码？下面用示例说明这些扩展的优点。

在.NET中，参数类型是协变的。假定有Shape和Rectangle类，Rectangle派生自Shape基类。声明Display()方法是为了接受Shape类型的对象作为其参数：

public void Display(Shape o) { } 

现在可以传递派生自Shape基类的任意对象。因为Rectangle派生自Shape，所以Rectangle满足Shape的所有要求，编译器接受这个方法调用：

Rectangle r = new Rectangle { Width= 5, Height=2.5};  
Display(r); 

方法的返回类型是抗变的。当方法返回一个Shape时，不能把它赋予Rectangle，因为Shape不一定总是Rectangle。反过来是可行的：如果一个方法像GetRectangle()方法那样返回一个Rectangle，

public Rectangle GetRectangle(); 

就可以把结果赋予某个Shape：

Shape s = GetRectangle(); 

在.NET Framework 4版本之前，这种行为方式不适用于泛型。在C# 4中，扩展后的语言支持泛型接口和泛型委托的协变和抗变。下面开始定义Shape基类和Rectangle类：

public class Shape  
{  
public double Width { get; set; }  
public double Height { get; set; }  
public override string ToString()  
{  
return String.Format("Width: {0}, Height: {1}", Width, Height);  
}  
}  
public class Rectangle: Shape  
{  
}

2.泛型接口的协变

如果泛型类型用out关键字标注，泛型接口就是协变的。这也意味着返回类型只能是T。接口IIndex与类型T是协变的，并从一个只读索引器中返回这个类型：

public interface IIndex<out T> 
{  
T this[int index] { get; }  
int Count { get; }  
} 

代码段Variance/IIndex.cs

如果对接口IIndex使用了只读索引器，就把泛型类型T传递给方法，并从方法中检索这个类型。这不能通过协变来实现-- 泛型类型必须定义为不变的。不使用out和in标注，就可以把类型定义为不变的。

IIndex<T>接口用RectangleCollection类来实现。RectangleCollection类为泛型类型T定义了Rectangle：

public class RectangleCollection: IIndex<Rectangle> 
{  
private Rectangle[] data = new Rectangle[3]  
{  
　　new Rectangle { Height=2, Width=5},  
　　new Rectangle { Height=3, Width=7},  
　　new Rectangle { Height=4.5, Width=2.9}  
};  

public static RectangleCollection GetRectangles()  
{  
　　return new RectangleCollection();  
}  

public Rectangle this[int index]  
{  
　　get  
　　{  
　　if (index < 0 || index > data.Length)  
　　throw new ArgumentOutOfRangeException("index");  
　　return data[index];  
　　}  
}  

public int Count  
{  
　　get  
　　{  
　　return data.Length;  
　　}  
}  
} 

代码段Variance/RectangleCollection.cs

RectangleCollection.GetRectangle()方法返回一个实现IIndex<Rectangle>接口的RectangleCollection类，所以可以把返回值赋予IIndex<Rectangle>类型的变量rectangle。因为接口是协变的，所以也可以把返回值赋予IIndex<Shape>类型的变量。Shape不需要Rectangle没有提供的内容。使用shapes变量，就可以在for循环中使用接口中的索引器和Count属性：

static void Main()  
{  
IIndex<Rectangle> rectangles = RectangleCollection.GetRectangles();  
IIndex<Shape> shapes = rectangles;  
　　for (int i = 0; i < shapes.Count; i++)  
　　{  
　　Console.WriteLine(shapes[i]);  
　　}  
} 

代码段Variance/Program.cs

3.泛型接口的抗变

如果泛型类型用in关键字标注，泛型接口就是抗变的。这样，接口只能把泛型类型T用作其方法的输入：

public interface IDisplay<in T> 
{  
void Show(T item);  
}  

代码段Variance/IDisplay.cs

ShapeDisplay类实现IDisplay<Shape>，并使用Shape对象作为输入参数：

public class ShapeDisplay: IDisplay<Shape> 
{  
public void Show(Shape s)  
{  
    Console.WriteLine("{0} Width: {1}, Height: {2}", s.GetType().Name,  
    s.Width, s.Height);  
    }  
}  

代码段Variance/ShapeDisplay.cs

创建ShapeDisplay的一个新实例，会返回IDisplay<Shape>，并把它赋予shapeDisplay变量。因为IDisplay<T>是抗变的，所以可以把结果赋予IDisplay<Rectangle>，其中Rectangle派生自Shape。这次接口的方法只能把泛型类型定义为输入，而Rectangle满足Shape的所有要求：

static void Main()  
{  
//...  
IDisplay<Shape> shapeDisplay = new ShapeDisplay();  
IDisplay<Rectangle> rectangleDisplay = shapeDisplay;  
rectangleDisplay.Show(rectangles[0]);  
}  

代码段Variance/Program.cs