详解c# 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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