理解 C# 泛型接口中的协变与逆变(抗变)

1、最近在看C#高级编程（第九版）这本书，看到了泛型接口这章。其中关于协变和逆变没太理解，讲得有点坑爹，网上查了许多资料，总算（感觉）弄清楚了，来这里记录一下。一、协变和逆变是什么？先从字面上理解 协变(Covariance)、逆变(Contravariance)。co- 是英文中表示“协同”、“合作”的前缀。协变 的字面意思就是 “与变化的方向相同”。contra- 是英文中表示“相反”的前缀，逆变 的字面意思就是是 “与变化方向相反”。那么问题来了，挖掘机技术哪家强？这里的 变化方向 指的是什么？C# 中

2、对于对象（即对象引用），仅存在一种隐式类型转换，即 子类型的对象引用到父类型的对象引用的转换。这里的变化指的就是这种 子->父 的类型转换。object o = "hello"/string （子类）类型的引用转换为 object （父类）类型的引用协变与逆变虽然从名字上看是两个完全相反的转换，但其实只是“子类型引用到父类型引用”这一过程在函数中使用的 两个不同阶段 而已，接下来将详细说明这点。二、使用函数的不同阶段发生的类型转换假设有一函数，接收 object 类型的参数，输出 stri

3、ng 类型的返回值：string Method(object o) return "abc"那么在Main函数中我们可以这样调用它：string s = "abc"object o = Method(s);注意，这里发生了两次隐式类型转换：1. 在向函数输入时，参数 s 由 string 类型转换为 object 类型2. 在函数输出（返回）时，返回值 由 string 类型转换为 object 类型我们这里可以看作是函数签名可发生变换（不论函数

4、的内容，不影响结果）：1. string Method(object o) 可变换为 string Method(string o)2. string Method(string o) 可变换为 object Method(string o)也就是说，在函数输入时，函数的 输入类型 可由 object 变换为 string，父->子在函数输出时，函数的 输出类型 可由string变换为object，子->父三、理解泛型接口中的 in、out参数没有指定in、out

5、的情况假设有一泛型接口，并且有一个类实现了此接口：interface IDemo<T> T Method(T value);public class Demo : IDemo<string> /实现接口 IDemo<string> public string Method(string value) return value; 在Main函数中这样写：IDemo<string> demoStr = new Demo();IDemo<object> demoObj = demoStr;上面的这段代码中的第二行包含了一个假设：IDemo&

6、lt;string> 类型能够隐式转换为 IDemo<object> 类型这乍看上去就像“子类型引用转换为父类型引用” 一样，然而很遗憾，他们并不相同。假如可以进行隐式类型转换，那就意味着：string Method(string value) 能转换为 object Method(object value)从上一节中我们知道，在函数这输入和输出阶段，其类型可变化方向是不同的。所以在C#中，要想应用泛型接口类型的隐式转换，需要讨论“输入”和“输出”两种情况。接口仅用于输出的情况，协变interface IDemo<out

7、 T> /仅将类型 T 用于输出 T Method(object value);public class Demo : IDemo<string> /实现接口 public string Method (object value) /别忘了类型转换！ return value.ToString(); 在Main函数中这样写：IDemo<string> demoStr = new Demo();IDemo<object> demoObj = demoStr;可将 string Method (object value) 转换为

8、0;object Method (object value)即可将 IDemo<string> 类型转换为 IDemo<object> 类型。仅从泛型的类型上看，这是 “子->父” 的转换，与第一节中提到的转换方向相同，称之为“协变”。接口仅用于输入的情况，逆变同理我们可以给 T 加上 in 参数：interface IDemo<in T> /仅将类型 T 用于输入 string Method(T value);public class Demo : IDemo<ob

9、ject> /实现接口 public string Method (object value) return value.ToString(); 在Main函数中这样写：IDemo<object> demoObj = new Demo();IDemo<string> demoStr = demoObj;这里可将 string Method (object value) 转换为 string Method (string value)即可将 IDemo<object> 类型转换为 IDemo<string> 类型。仅从泛型的类型上看，这是 “父->子” 的转换，与第一节中提到的转换方向相反，称之为“逆变”，有时也译作“抗变”或“反变”。四、总结以上只讨论了协变与逆变在方法中的情况，其实在属性中情况也相类似，不再说明。可能大家也发现了，所谓“协”与“逆”都是只是一种表象，其内在本质为同一过程。“协变”与“逆变”中的“协”与“逆”表示泛型接口在将类型参数仅用于输入或输出的情况下，其类型参数的隐式转换