协变和逆变

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背景知识：协变和逆变

　　假设有这样两个类型：TSub是TParent的子类，显然TSub型引用是可以安全转换为TParent型引用的。如果一个泛型接口IFoo，IFoo可以转换为IFoo的话，我们称这个过程为协变，而且说这个泛型接口支持对T的协变。而如果一个泛型接口IBar，IBar可以转换为T的话，我们称这个过程为逆变（contravariant），而且说这个接口支持对T的反变。因此很好理解，如果一个可变性和子类到父类转换的方向一样，就称作协变；而如果和子类到父类的转换方向相反，就叫逆变性。

.NET 4.0引入的泛型协变、逆变性

　　刚才我们讲解概念的时候已经用了泛型接口的协变和逆变，但在.NET 4.0之前，C#不支持泛型的这种可变性。不过它们都支持委托参数类型的协变和逆变。由于委托参数类型的可变性理解起来抽象度较高，所以我们这里不准备讨论。已经完全能够理解这些概念的读者自己想必能够自己去理解委托参数类型的可变性。在.NET 4.0之前为什么不允许IFoo进行协变或逆变呢？因为对接口来讲，T这个类型参数既可以用于方法参数，也可以用于方法返回值。设想这样的接口

1 interface IFoo
2 {
3     void Method1(T param);
4     T Method2();
5 }

　　如果我们允许协变，从IFoo到IFoo转换，那么IFoo.Method1(TSub)就会变成IFoo.Method1(TParent)。我们都知道TParent是不能安全转换成TSub的，所以Method1这个方法就会变得不安全。同样，如果我们允许反变IFoo到IFoo，则TParent IFoo.Method2()方法就会变成TSub IFoo.Method2()，原本返回的TParent引用未必能够转换成TSub的引用，Method2的调用将是不安全的。有此可见，在没有额外机制的限制下，接口进行协变或反变都是类型不安全的。.NET 4.0改进了什么呢？它允许在类型参数的声明时增加一个额外的描述，以确定这个类型参数的使用范围。我们看到，如果一个类型参数仅仅能用于函数的返回值，那么这个类型参数就对协变相容。而相反，一个类型参数如果仅能用于方法参数，那么这个类型参数就对逆变相容。如下所示：

1 interface ICo<out T>
2 {
3     T Method();
4 } 
5 
6 interface IContra<in T>
7 {
8     void Method(T param);
9 }

　　在.NET Framework中，许多接口都仅仅将类型参数用于参数或返回值。为了使用方便，在.NET Framework 4.0里这些接口将重新声明为允许协变或逆变的版本。例如IComparable就可以重新声明成IComparable，而IEnumerable则可以重新声明为IEnumerable。不过某些接口IList是不能声明为in或out的，因此也就无法支持协变或逆变。可以看到C#4用Out来描述仅能作为返回值的类型参数，用In来描述仅能作为方法参数的类型参数。一个接口可以带多个类型参数，这些参数可以既有In也有Out，因此我们不能简单地说一个接口支持协变还是逆变，只能说一个接口对某个具体的类型参数支持协变或逆变。比如若有IBar这样的接口，则它对T1支持反变而对T2支持协变。举个例子来说，IBar能够转换成IBar，这里既有协变又有逆变。

下面提起几个泛型协变和逆变容易忽略的注意事项：

　　1)仅有泛型接口和泛型委托支持对类型参数的可变性，泛型类或泛型方法是不支持的。

　　2)值类型不参与协变或逆变，IFoo永远无法变成IFoo