[摘要]逆變（contravariant）與協(xié)變（covariant）是C#4新增的概念，許多書(shū)籍和博客都有講解，我覺(jué)得都沒(méi)有把它們講清楚，搞明白了它們，可以更準(zhǔn)確地去定義泛型委托和接口，這里我嘗試畫(huà)圖詳細(xì)解析逆變與協(xié)變。
逆變（contravariant）與協(xié)變（covariant）是C#4新增的概念，許多書(shū)籍和博客都有講解，我覺(jué)得都沒(méi)有把它們講清楚，搞明白了它們，可以更準(zhǔn)確地去定義泛型委托和接口，這里我嘗試畫(huà)圖詳細(xì)解析逆變與協(xié)變。
變的概念
我們都知道.Net里或者說(shuō)在OO的世界里，可以安全地把子類的引用賦給父類引用，例如：
View Row Code1//父類 = 子類
2string str = "string";
3object obj = str;//變了
而C#里又有泛型的概念，泛型是對(duì)類型系統(tǒng)的進(jìn)一步抽象，比上面簡(jiǎn)單的類型高級(jí)，把上面的變化體現(xiàn)在泛型的參數(shù)上就是我們所說(shuō)的逆變與協(xié)變的概念。通過(guò)在泛型參數(shù)上使用in或out關(guān)鍵字，可以得到逆變或協(xié)變的能力。下面是一些對(duì)比的例子：
協(xié)變（Foo<父類> = Foo<子類> ）：
View Row Code1//泛型委托：
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3public delegate T MyFuncA<T>();//不支持逆變與協(xié)變
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5public delegate T MyFuncB<out T>();//支持協(xié)變
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9MyFuncA<object> funcAObject = null;
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11MyFuncA<string> funcAString = null;
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13MyFuncB<object> funcBObject = null;
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15MyFuncB<string> funcBString = null;
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17MyFuncB<int> funcBInt = null;
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21funcAObject = funcAString;//編譯失敗，MyFuncA不支持逆變與協(xié)變
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23funcBObject = funcBString;//變了，協(xié)變
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25funcBObject = funcBInt;//編譯失敗，值類型不參與協(xié)變或逆變
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29//泛型接口
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31public interface IFlyA<T> { }//不支持逆變與協(xié)變
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33public interface IFlyB<out T> { }//支持協(xié)變
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37IFlyA<object> flyAObject = null;
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39IFlyA<string> flyAString = null;
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41IFlyB<object> flyBObject = null;
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43IFlyB<string> flyBString = null;
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45IFlyB<int> flyBInt = null;
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49flyAObject = flyAString;//編譯失敗，IFlyA不支持逆變與協(xié)變
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51flyBObject = flyBString;//變了，協(xié)變
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53flyBObject = flyBInt;//編譯失敗，值類型不參與協(xié)變或逆變
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57//數(shù)組：
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59string[] strings = new string[] { "string" };
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61object[] objects = strings;
逆變（Foo<子類> = Foo<父類>）
View Row Codepublic delegate void MyActionA<T>(T param);//不支持逆變與協(xié)變public delegate void MyActionB<in T>(T param);//支持逆變 public interface IPlayA<T> { }//不支持逆變與協(xié)變public interface IPlayB<in T> { }//支持逆變 MyActionA<object> actionAObject = null;MyActionA<string> actionAString = null;MyActionB<object> actionBObject = null;MyActionB<string> actionBString = null;actionAString = actionAObject;//MyActionA不支持逆變與協(xié)變,編譯失敗actionBString = actionBObject;//變了，逆變 IPlayA<object> playAObject = null;IPlayA<string> playAString = null;IPlayB<object> playBObject = null;IPlayB<string> playBString = null;playAString = playAObject;//IPlayA不支持逆變與協(xié)變,編譯失敗playBString = playBObject;//變了，逆變
來(lái)到這里我們看到有的能變，有的不能變，要知道以下幾點(diǎn)：
·以前的泛型系統(tǒng)（或者說(shuō)沒(méi)有in/out關(guān)鍵字時(shí)），是不能“變”的，無(wú)論是“逆”還是“順（協(xié)）”。
·當(dāng)前僅支持接口和委托的逆變與協(xié)變 ，不支持類和方法。但數(shù)組也有協(xié)變性。
·值類型不參與逆變與協(xié)變。
那么in/out是什么意思呢？為什么加了它們就有了“變”的能力，是不是我們定義泛型委托或者接口都應(yīng)該添加它們呢？
原來(lái)，在泛型參數(shù)上添加了in關(guān)鍵字作為泛型修飾符的話，那么那個(gè)泛型參數(shù)就只能用作方法的輸入?yún)?shù)，或者只寫屬性的參數(shù)，不能作為方法返回值等，總之就是只能是“入”，不能出。out關(guān)鍵字反之。
當(dāng)嘗試編譯下面這個(gè)把in泛型參數(shù)用作方法返回值的泛型接口時(shí)：
View Row Code1public interface IPlayB<in T>
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3{
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5 T Test();
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7}
出現(xiàn)了如下編譯錯(cuò)誤：
錯(cuò)誤 1 方差無(wú)效: 類型參數(shù)“T”必須為“CovarianceAndContravariance.IPlayB<T>.Test()”上有效的 協(xié)變式?！癟”為 逆變。 \
這里，我們大致知道了逆變與協(xié)變的相關(guān)概念，那么為什么把泛型參數(shù)限制為in或者out就可以“變”呢？下面嘗試畫(huà)圖解釋原理。
協(xié)變不是理所當(dāng)然的，逆變也沒(méi)有“逆”
我們先來(lái)看看不支持逆變與協(xié)變的泛型，把子類賦給父類，再執(zhí)行父類方法的具體流程，對(duì)于這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的例子的Test方法：
View Row Code1public interface Base<T>
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3{
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5 T Test(T param);
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7}
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9public class Sub<T> : Base<T>
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11{
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13 public T Test(T param) { return default(T); }
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15}
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17Base<string> b = new Sub<string>();
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19b.Test("");
它實(shí)際的流程是這樣的：
即調(diào)用父類的方法，其實(shí)實(shí)際是調(diào)用子類的方法。可以看到，這個(gè)方法能夠安全的調(diào)用，需要兩個(gè)條件：1.變式（父）的方法參數(shù)能安全轉(zhuǎn)為原式（子）的參數(shù)；2.原式（子）的返回值能安全的轉(zhuǎn)為變式的返回值。不幸的是參數(shù)的流向跟返回值的流向是相反的，所以對(duì)于既是in，又是out的泛型參數(shù)來(lái)說(shuō)，肯定是行不通的，其中一個(gè)方向必然不能安全轉(zhuǎn)換的。例如，對(duì)上面的例子，我們嘗試“變”：
View Row Code1Base<object> BaseObject = null;
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3Base<string> BaseString = null;
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5BaseObject = BaseString;//編譯失敗
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7BaseObject.Test("");
這里的“實(shí)際流程”如下，可以看到，參數(shù)那里是object是不能安全轉(zhuǎn)換為string，所以編譯失?。?div style="height:15px;">
來(lái)到這里應(yīng)該基本理解逆變與協(xié)變了，不過(guò)裝配腦袋的這篇文章有個(gè)更高級(jí)的問(wèn)題，原文也有解答，這里我用上面畫(huà)圖的方式去理解它。
答案是，如果是in的話，會(huì)編譯失敗，out才正確（當(dāng)然不要泛型修飾符也能通過(guò)編譯，但I(xiàn)Foo就沒(méi)有協(xié)變能力了）。這里的意思就是說(shuō)，一個(gè)有協(xié)變（逆變）能力的泛型（IBar），作為另一個(gè)泛型（IFoo）的參數(shù)時(shí)，影響到了它（IFoo）的泛型的定義。乍一看以為是in的其中一個(gè)陷阱是T是在Test方法的參數(shù)里的，所以以為是in。但這里Test的參數(shù)根本不是T，而是IBar<T>。
圖跟前面那些大致一樣，但理解它要跟問(wèn)題相反（上面問(wèn)題是先定義好IBar，再去定義IFoo）。1.我們定義好一個(gè)有協(xié)變能力的IFoo,這是前提。2.可以推出，上面的流程是成立的。3.這個(gè)流程重點(diǎn)是參數(shù)流向，要使整個(gè)流程成立，就必須使IBar<string> = IBar<object>成立，這不就是逆變嗎？整個(gè)結(jié)論就是，有協(xié)變能力的IFoo要求它的泛型參數(shù)（IBar）有逆變能力。其實(shí)根據(jù)上面的箭頭也可以理解，因?yàn)樵胶妥兪降淖兿蚋鷧?shù)的變向是相反的，導(dǎo)致了它們要有相反的能力，這就是裝配腦袋文章說(shuō)的：方法參數(shù)的協(xié)變-反變互換原則。根據(jù)這個(gè)原理，也很容易得出，如果Test方法的返回值是IBar<T>，而不是參數(shù)，那么就要求IBar<T>要有協(xié)變能力，因?yàn)榉祷刂档募^與原式和變式的變向的箭頭是同向的。
