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  • 协变和逆变

    基本概念

    协变:能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更大(更具体)的类型。例如 IFoo<父类> = IFoo<子类>
    逆变:能够使用比原始指定的派生类型的派生程度更新(更抽象)的类型。例如 IBar<子类> = IBar<父类>

    关键字out和in

    协变和逆变在泛型参数中的表现方式,out关键字表示协变,in关键字表示逆变。二者只能在泛型接口或者委托中使用。

    理解协变和逆变

    看完上面的定义是不是一脸懵逼~~~。看不懂就对了,且定义语句的歧义性很大。让我们大脑赶紧清空下!!首先记住一点明确的概念,类的多态展示一定是通过基类来表示,派生的具体类都是可转化为基类,而不能走相反的流程
    下面我们用代码直观的表现下协变和逆变。

    public class Animal
    {
        public void Eat()
        { }
    }
    
    public class Dog : Animal
    {
        public void Run()
        {
        }
    }
    

    这是一段很简单的子类和父类的关系,我们进行一下简单的转化,应该很好理解,Dog子类可以用Animal父类展示,反过来则不可以,会编译错误。

            Dog dog = new Dog();
            Animal animal = dog;
    
            //error 编译错误
            //Dog dog2 = animal;
    

    那么我们做一点变化。

            List<Dog> dogs = new List<Dog>();
            //error 编译错误
            //List<Animal> animals_2 = dogs;
    
            IEnumerable<Dog> dogs_2 = dogs;
            IEnumerable<Animal> animals = dogs_2;
    

    感觉到一点问题没?Dog子类可以用Animal父类展示,使用List泛型就不可以了,但是IEnumerable泛型又可以。List<>和IEnumerable<>有什么不同?我们看下二者的定义即可发现端倪。

    //IList定义
    public interface IList<[NullableAttribute(2)] T> : ICollection<T>, IEnumerable<T>, IEnumerable
    {}
    
    //和IEnumerable定义
    public interface IEnumerable<[NullableAttribute(2)] out T> : IEnumerable
    {}
    

    区别就在于 IEnumerable的泛型参数用了out协变标注,所以可以做正确的转换。 这里也可以理解出什么时候需要使用in、out关键字:当你设计带有泛型的基类且泛型类型可能存在扩展时,则需要考虑使用in或者out关键字修饰
    我们再看看官方的Action<>和Func<>类对协变和逆变的使用,先看定义:

    public delegate void Action<[NullableAttribute(2)] in T>(T obj);
    
    public delegate TResult Func<[NullableAttribute(2)] in T, [NullableAttribute(2)] out TResult>(T arg);
    

    Action的泛型类型是入参,用in表示逆变,Func的第二个泛型类型TResult是出参,用out表示协变。
    那么这样看起来对in、out关键字的认识就很简单明了了。看看转换示例:

            Action<Dog> action_dog = d => d.Run();
            Action<Animal> action_animal = a => a.Eat();
    
            //error 编译错误。in
            //Action<Animal> action_animal_2 = action_dog;
    		//Action泛型多态化
            Action<Dog> action_dog_2 = action_animal;
    
            Func<int, Dog> func_dog = a => { return new Dog(); };
            Func<int, Animal> func_animal = a => { return new Animal(); };
    
    		//Func泛型多态化
            Func<int, Animal> func_animal_2 = func_dog;
            //error 编译错误。out
            //Func<int, Dog> func_dog_2 = func_animal;
    

    注意注释编译错误的语句,符合上面我们转换的规则。对于入参,扩展类可以替代基类参数输入,用in修饰;对于出参,扩展类可以替代基类返回输出,用out修饰。相反则都不可以。

    最后简单总结下:

    • 什么是协变/逆变?不要去想官方定义!!!!只要记住out是协变,in是逆变即可。
    • 为什么需要使用协变-out、逆变-in。在泛型或委托中,如果不使用协变/逆变,那么泛型类型一个精确的、固定的某一类型。而使用协变/逆变的话,则泛型类型可以实现多态化。但必须区分入参使用in,出参使用out。
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