[C#]关于逆变与协变的基本概念和修饰符in与out的意义

2023-02-23,,

协变与逆变的概念


假如两个类型X和Y具有特殊关系,X类型的每个值都能转换成Y类型。我们将I<X>向I<Y>的转换称为协变转换。反之我们将I<Y>向I<X>的转换称为逆变转换。

简单的举个例子:

List<string> str;
List<Object> obj;

我们知道在C#中所有引用类型都直接或间接地继承自Object类,所有string都可以转换成Object类,因此将str转换成obj是协变转换,反之则为逆变转换。

我们可以简单理解为:

由派生类向基类方向转变是协变

由基向派生类方向转变是逆变

关于in和out修饰符


下面用到的三个类:Animal类、Dog类、Cat类。

协变:一个Cat[]也是Animal[]
逆变:一个Animal[]也是Cat[]

如果要避免类型错误,并且支持读写操作,那么只有第三种情况是安全的(不允许进行类型转换),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.

但是,只读数据类型是协变的(也就是说只需要数据只读,那么协变就是安全的),只写数据类型是逆变的(只需要数据只写,那么逆变就是安全的)

这时候我们的in修饰符和out修饰符就派上用场了:

在C#4.0中使用out类型参数修饰符允许协变性,它会导致编译器验证该类型是否真的只作用于“输出”,即只用于方法的返回类型和只读属性的返回类型,永远不用于形参或者属性的赋值方法,如果验证通过则编译器会允许协变操作。
在C#4.0中使用in类型参数修饰符允许逆变性,它只是编译器核实类型从未在属性的取值方法(get访问器)中出现,也没有作为方法的返回类型使用,如果检查无误则会允许逆变操作。

关于协变转换的额一些限制

    只有泛型接口和泛型委托才可以是协变的。泛型类和结构永远不是协变的。
    协变的来源和目标必须是引用类型不能是值类型,也就是说不能一个是object,另一个是int。

    接口或委托必须声明为支持协变,编译器必须验证协变所针对的类型参数确实只用在“输出”的位置。

    参考:《C#6.0本质论》、wiki百科——协变与逆变、各种博客。

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