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C#的协变和逆变是什么

这篇文章主要为大家展示了C#的协变和逆变是什么,内容简而易懂,希望大家可以学习一下,学习完之后肯定会有收获的,下面让小编带大家一起来看看吧。

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从C# 4.0开始,泛型接口和泛型委托都支持协变和逆变,由于历史原因,数组也支持协变。

里氏替换原则:任何基类可以出现的地方,子类一定可以出现。

协变(out)

  • 协变:即自然的变化,遵循里氏替换原则,表现在代码上则是任何基类都可以被其子类赋值,如Animal = Dog、Animal = Cat
  • 使用out关键字声明(注意和方法中修饰参数的out含义不同)
  • 被标记的参数类型只能作为方法的返回值(包括只读属性)
  • 在没有协变时:
abstract class Animal {}
class Dog : Animal {}
class Cat : Animal {}

interface IPoppable
{
  T Pop();
}
class MyStack : IPoppable
{
  private int _pos;
  private readonly T[] _data = new T[100];

  public void Push(T obj) => _data[_pos++] = obj;
  public T Pop() => _data[--_pos];
}

以下代码是无法通过编译的

var dogs = new MyStack();
IPoppable animals1 = dogs; // 此处会发生编译错误
Stack animals2 = dogs; // 此处会发生编译错误

此时,我们如果需要为动物园饲养员新增一个输入参数为Stack饲喂的方法,一个比较好的方法是新增一个约束泛型方法:

class Zookeeper
{
  public static void Feed(IPoppable animals) where T : Animal {}
}
// 或者
class Zookeeper
{
  public static void Feed(Stack animals) where T : Animal {}
}

// Main
Zookeeper.Feed(dogs);

现在,C#增加了协变

使IPoppable接口支持协变

// 仅仅增加了一个 out 声明
interface IPoppable
{
  T Pop();
}

简化Feed方法

class Zookeeper
{
  public static void Feed(IPoppable animals) {}
}

// Main
Zookeeper.Feed(dogs);

协变的天然特性——仅可作为方法返回值,接口(或委托)外部无法进行元素添加,确保了泛型类型安全性,所以不用担心Dog的集合中出现Cat

常用的支持协变的接口和委托有:

  • IEnumerable
  • IEnumerator
  • IQueryable
  • IGrouping
  • Func等共17个
  • Converter
IEnumerable dogs = Enumerable.Empty();
IEnumerable animals = dogs;

var dogList = new List();
IEnumerable animals = dogList;

另外,由于历史原因,数组也支持协变,例如

var dogs = new Dog[10];
Animal[] animals = dogs;

但是无法保证类型安全性,以下代码可正常进行编译,但是运行时会报错

animals[0] = new Cat(); // 运行时会报错

逆变(in)

  • 逆变:即协变的逆向变化,实质上还是遵循里氏替换的原则,将子类赋值到基类上
  • 使用in关键字声明
  • 被标记的参数类型只能作为方法输入参数(包括只写属性)
  • 例如:
abstract class Animal {}
class Dog : Animal {}
class Cat : Animal {}

interface IPushable
{
  void Push(T obj);
}
class MyStack : IPushable
{
  private int _pos;
  private readonly T[] _data = new T[100];

  public void Push(T obj) => _data[_pos++] = obj;
  public T Pop() => _data[--_pos];
}

// Main
var animals = new MyStack();
animals.Push(new Cat());
IPushable dogs = animals;
dogs.Push(new Dog());

逆变的天然特性——仅可作为方法输入参数,接口(或委托)无法进行元素获取,即只能将子类赋值到父类上,进而保证了类型安全性。

另外,常用支持逆变的接口和委托有:

  • IComparer
  • IComparable
  • IEqualityComparer
  • Action等共16个
  • Predicate
  • Comparison
  • Converter
Action animalAction = new Action(a => { });
Action DogAction = animalAction;

以上就是关于C#的协变和逆变是什么的内容,如果你们有学习到知识或者技能,可以把它分享出去让更多的人看到。


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