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C#泛型的逆变协变是什么

时间:2024-6-10 11:15     作者:韩俊     分类: Java


这篇文章主要介绍“C#泛型的逆变协变是什么”的相关知识,小编通过实际案例向大家展示操作过程,操作方法简单快捷,实用性强,希望这篇“C#泛型的逆变协变是什么”文章能帮助大家解决问题。

一般来说, 泛型的作用就类似一个占位符, 或者说是一个参数, 可以让我们把类型像参数一样进行传递, 尽可能地复用代码。

我有个朋友, 在使用的过程中发现一个问题

IFace<object> item = new Face<string>(); // CS0266

public interface IFace<T>
{
    string Print(T input);
}
public class Face<T> : IFace<T>
{
    public string Print(T input) => input.ToString();
}

Q: &ensp; 

string
 明明是 
object
 的子类, 为啥这样赋值会报错呢???
A: &ensp; 因为 
Face<string>
 实现的是 
IFace<string>
, 而 
IFace<string>
 并不是 
IFace<object>
 的子类
Q: &ensp; 但是 
string
 是 
object
 的子类啊, 
IFace<string>
 可不就是 
IFace<object>
 吗?
A: &ensp; 如果只论接口定义, 看起来确实是这样的, 但是你要看内部实现的方法, 
IFace<string>
 的 
Print
 方法参数是 
string
, 但是 
IFace<object>
 的 
Print
 参数是 
object
, 如果上面的赋值可以成立, 就意味着允许 
Print(string input)
 方法传递任意类型的对象, 这样明显是有问题的
Q: &ensp; 但是我曾经看到过 
IEnumerable<object> list = new List<string>();
 这个为什么就可以
A: &ensp; 这就要讲到C#泛型里的逆变协变
Q: &ensp; 细嗦细嗦

逆变协变

C#泛型中的逆变(in)协变(out)对于不常自定义泛型的开发来说(可能)是个很难理解的概念, 简单来说其表现形式如下

逆变(in): 

I<子类> = I<父类>
协变(out): 
I<父类> = I<子类>

上面例子中提到的 

IEnumerable<object> list = new List<string>();
 体现的是
协变
, 符合一般直觉, 整体上看起来就像是将子类赋值给基类

转到 

IEnumerable<>
 的定义, 我们可以看到

public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable
{
    new IEnumerator<T> GetEnumerator();
}

泛型 

T
 之前加了协变的关键词 
out
, 代表支持协变, 可以进行符合直觉且和谐的转化

前编中提到的代码例子不适用并且也不能改造成协变, 只适合使用逆变

相比于符合直觉且和谐协变逆变不符合直觉并且别扭

IFace<string> item = new Face<object>();

public interface IFace<in T>
{
    string Print(T input);
}
public class Face<T> : IFace<T>
{
    public string Print(T input) => input.ToString();
}

这是一个逆变的例子, 与协变相似, 需要在泛型 

T
 之前加上关键词 
in

对比上方的协变逆变看起来就像是将基类赋值给子类, 但这其实符合里氏代换的

当我们调用 

item.Print
 时, 看起来允许传入的参数为 
string
 类型, 而实际上最终调用的 
Face<object>.Print
 是支持 
object
 的, 传入 
string
 类型的参数没有任何问题

逆变协变的作用

逆变(in)协变(out)的作用就是扩展泛型的用法, 帮助开发者更好地复用代码, 同时通过约束限制可能会出现的破坏类型安全的操作

逆变协变的限制

虽然上面讲了逆变(in)协变(out)看起来是什么样的, 但我的那个朋友还是有些疑问

Q: &ensp; 那我什么时候可以用逆变, 什么时候可以用协变, 这两个东西用起来有什么限制?

A: &ensp; 简单来说, 有关泛型

输入
的用
逆变
, 关键词是
in
, 有关泛型
输出
的用
协变
, 关键词是
out
, 如果接口中既有输入又有输出, 就不能用逆变协变

Q: &ensp; 为什么这两个不能同时存在?

A: &ensp; 

协变
的表现形式为将
子类赋值给基类
, 当进行
输出
相关操作时, 输出的对象类型为基类, 是将子类转为基类, 你可以说子类是基类;
逆变
的表现形式为将
基类赋值给子类
, 当进行
输入
相关操作时, 输入的对象为子类, 是将子类转为基类, 这个时候你也可以说基类是子类;
如果同时支持逆变协变, 若先进行子类赋值给基类的操作, 此时
输出
的是基类, 子类转为基类并不会有什么问题, 但进行
输入
操作时就是在将基类转为子类, 此时是无法保证类型安全的;

Q: &ensp; 听不懂, 能不能举个例子给我?

A: &ensp; 假设 

IEnumerable<>
 同时支持逆变协变, 
IEnumerable<object> list = new List<string>();
进行赋值后, 
list
中实际保存的类型是
string
item.First()
输出
类型为
object
, 实际类型是
string
, 此时说
string
object
没有任何问题, 协变可以正常发挥作用;
但是如果支持了逆变, 假设我们进行
输入
类型的操作, 
item.Add()
 允许的参数类型为 
object
, 可以是任意类型, 但是实际上支持
string
类型, 此时的
object
绝无可能是
string

标签: java

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