协变和逆变的新特性

本文来自：http://developer.51cto.com/art/200905/125836.htm

http://blog.csdn.net/limlimlim/article/details/7817677

1. 协变和逆变
开发时经常与到以下的问题,首先看代码:

定义一个水果类和继承了该类的苹果类：

public class Fruit
{
public string Name { get; set; }
}

public class Apple : Fruit
{

}

有一个方法接收一个元素类型为Fruit的泛型集合，如下所示：

static void Output(List fruits)
{
foreach (Fruit f in fruits)
Console.WriteLine(f.Name);
}

由于Apple类继承自Fruit，所以很自然的认为以下代码“应该”能够正常运行：

static void Main(string[] args)
{
List apples = new List();

Output(apples);

Console.ReadLine();
}

但实际上在.NET Framework 4.0以前的版本中这段代码不能通过编译。还有另外一种相似的情况，在Windows窗体应用程序中鼠标点击事件和键盘按键事件拥有不同类型的事件参数MouseEventArgs和KeyPressEventArgs，这两个类均继承自EventArgs，如果希望在这两件事件触发时执行相同的操作，期望编写以下“通用”的事件处理程序附加到两个事件上是行不通的：

private void Form1_UserAction(object sender, EventArgs e)
{

}

只能须创建两个单独的事件处理程序来执行操作。

Visual C# 2010 中引入的协变和逆变解决了类似于这样的问题。

在泛型接口和委托中协变（covariance）可以使用泛型参数所定义类型的继承类型，逆变（contravariance）用于使用更一般的类型。一个泛型接口或委托的泛型参数被声明为协变或逆变时该接口或委托称为变体。在.NET Framework 4和Visual Studio 2010中，C#和Visual Basic均支持变体泛型接口和委托，并且允许泛型参数的隐式转换，而且这两种语言都允许创建自定义变体接口和委托。变体只支持引用类型，值类型不支持变体。

使用协变，第一个问题可以解决，这些代码在Visual Studio 2010中能够正确编译并运行。使用逆变可以解决第二个问题，这时事件处理程序使用了“更一般”的类型（该事件的委托允许使用更一般的类型）。

2. 接口中的变体
在.NET Framework 4中对一些已存在的泛型接口引入了变体支持，这支持实现了这些接口的类的隐式转换。这些接口是：

IEnumberable 
IEnumerator 
IQueryable 
IGrouping<tkey,telement> 
IComparer 
IEqualityComparer 
IComparable 

开发人员还可以在泛型类型参数上使用in和out关键字以声明变体泛型接口。

2.1 使用out关键字声明协变泛型参数，例如以下代码：

interface IFileCollection
{

}

但是该变体类型T必须遵守以下规则：

1. 该类型不能作为方法参数而只能作为返回类型。

interface IFileCollection
{
T IndexOf(int i);
}

2. 第一个规则有一个特殊情况是当方法参数是逆变泛型委托时可以将该类型作为该委托的泛型类型参数。

interface IFileCollection
{
void Delete(Action file);
}

3. 该类型不能作为接口方法中泛型类型的约束，例如以下代码是错误的

interface IFileCollection
{
void Display where R : T;
}

2.2. 使用in关键字声明逆变泛型参数。逆变类型仅能用于方法的参数和泛型类型约束而不能作为返回类型。

interface IOperator
{
void Increace(T value);

void Double() where R : T;
}

2.3. 可以在一个接口中同时使用out和in定义协变和逆变，但仍需遵守相应规则。

2.4. 实现变体接口时语法与普通接口语法一致，但实现了变体接口的类不在是变体的。如果某个接口继承自变体接口，根据需要使用in或out来指定子接口是否仍然为变体类型。如果某个接口同时继承了变体接口和非变体接口，那么该接口为非变体类型，并且不能从逆变接口继承为协变接口。

3. 委托中的变体
.NET Framework 4 中为某些已存在的泛型委托引入变体支持，这些支持在使用委托类型匹配方法签名时提供了很大的灵活性，这些委托是：

System命名空间下的Action委托，例如Action和Action<t1,t2>

System命名空间下的Func委托，例如Func和Func<t,tresult>

Predicate委托

Comparison委托

EventHandler委托（正是由于该委托的存在解决了我们的第2个问题）

Converter<tinput,toutput>委托。

同样可以使用out和in关键字定义协变和逆变泛型参数，仍然需要遵守在接口中定义时相应的规则。定义完成之后使用原来的委托访问语法实例化和调用委托即可

4. 总结

Visual C# 2010中新提供了协变和逆变的新特性，一个泛型接口或委托的泛型参数被声明为协变或逆变时该接口或委托称为变体，这为我们解决类似于开篇中的两类问题带来了便利。.NET Framework 4中已为现有的一些接口和委托增加了变体支持，并且开发人员可以使用in和out关键字定义自己的变体接口和委托，但在定义时需要遵守相应的规则。

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C#4.0中的协变和逆变(也可叫抗变)

谈谈.Net中的协变和逆变

关于协变和逆变要从面向对象继承说起。继承关系是指子类和父类之间的关系；子类从父类继承所以子类的实例也就是父类的实例。比如说Animal是父类，Dog是从Animal继承的子类；如果一个对象的类型是Dog，那么他必然是Animal。

协变逆变正是利用继承关系 对不同参数类型或返回值类型 的委托或者泛型接口之间做转变。我承认这句话很绕，如果你也觉得绕不妨往下看看。

如果一个方法要接受Dog参数，那么另一个接受Animal参数的方法肯定也可以接受这个方法的参数，这是Animal向Dog方向的转变是逆变。如果一个方法要求的返回值是Animal，那么返回Dog的方法肯定是可以满足其返回值要求的，这是Dog向Animal方向的转变是协变。

由子类向父类方向转变是协变 协变用于返回值类型用out关键字
由父类向子类方向转变是逆变 逆变用于方法的参数类型用in关键字

协变逆变中的协逆是相对于继承关系的继承链方向而言的。

一． 数组的协变：

Animal[] animalArray = new Dog[]{};

上面一行代码是合法的，声明的数组数据类型是Animal，而实际上赋值时给的是Dog数组；每一个Dog对象都可以安全的转变为Animal。Dog向Animal方法转变是沿着继承链向上转变的所以是协变

二． 委托中的协变和逆变
1.委托中的协变

//委托定义的返回值是Animal类型是父类public delegate Animal GetAnimal();//委托方法实现中的返回值是Dog，是子类static Dog GetDog(){return new Dog();}//GetDog的返回值是Dog, Dog是Animal的子类；返回一个Dog肯定就相当于返回了一个Animal；所以下面对委托的赋值是有效的GetAnimal getMethod = GetDog;

2.委托中的逆变

//委托中的定义参数类型是Dogpublic delegate void FeedDog(Dog target);//实际方法中的参数类型是Animalstatic void FeedAnimal(Animal target){}// FeedAnimal是FeedDog委托的有效方法，因为委托接受的参数类型是Dog；而FeedAnimal接受的参数是animal，Dog是可以隐式转变成Animal的，所以委托可以安全的的做类型转换，正确的执行委托方法；FeedDog feedDogMethod = FeedAnimal;

定义委托时的参数是子类，实际上委托方法的参数是更宽泛的父类Animal，是父类向子类方向转变，是逆变

三. 泛型委托的协变和逆变：
1． 泛型委托中的逆变
如下委托声明：

public delegate void Feed<in T>(T target);

Feed委托接受一个泛型类型T，注意在泛型的尖括号中有一个in关键字，这个关键字的作用是告诉编译器在对委托赋值时类型T可能要做逆变

//先声明一个T为Animal的委托Feed<Animal> feedAnimalMethod = a=>Console.WriteLine(“Feed animal lambda”);//将T为Animal的委托赋值给T为Dog的委托变量，这是合法的，因为在定义泛型委托时有in关键字，如果把in关键字去掉，编译器会认为不合法Feed<Dog> feedDogMethod = feedAnimalMethod;

2. 泛型委托中的协变

如下委托声明：

public delegate T Find<out T>();

Find委托要返回一个泛型类型T的实例，在泛型的尖括号中有一个out关键字，该关键字表明T类型是可能要做协变的

//声明Find<Dog>委托Find<Dog> findDog = ()=>new Dog();//声明Find<Animal>委托，并将findDog赋值给findAnimal是合法的，类型T从Dog向Animal转变是协变Find<Animal> findAnimal = findDog;

四． 泛型接口中的协变和逆变：

泛型接口中的协变逆变和泛型委托中的非常类似，只是将泛型定义的尖括号部分换到了接口的定义上。
1.泛型接口中的逆变
如下接口定义：

public interface IFeedable<in T>{void Feed(T t);}

接口的泛型T之前有一个in关键字，来表明这个泛型接口可能要做逆变

如下泛型类型FeedImp<T>，实现上面的泛型接口；需要注意的是协变和逆变关键字in，out是不能在泛型类中使用的，编译器不允许

public class FeedImp<T>:IFeedable<T>{    public void Feed(T t){        Console.WriteLine(“Feed Animal”);    }}

来看一个使用接口逆变的例子：

IFeedable<Dog> feedDog = new FeedImp<Animal>();

上面的代码将FeedImp<Animal>类型赋值给了IFeedable<Dog>的变量；Animal向Dog转变了，所以是逆变

2.泛型接口中的协变
如下接口的定义：

public interface IFinder<out T> {    T Find();}

泛型接口的泛型T之前用了out关键字来说明此接口是可能要做协变的；如下泛型接口实现类

public class Finder<T>:IFinder<T> where T:new(){    public T Find(){        return new T();    } }

//使用协变,IFinder的泛型类型是Animal，但是由于有out关键字，我可以将Finder<Dog>赋值给它

IFinder<Animal> finder = new Finder<Dog>();

协变和逆变的概念不太容易理解，可以通过实际代码思考理解。这么绕的东西到底有用吗？答案是肯定的，通过协变和逆变可以更好的复用代码。复用是软件开发的一个永恒的追求。