那么些年搞不懂的术语,泛型接口中的协变与逆变

  今日回首了从前看的《深远领会C#》那本书中的泛型章节,当中对泛型的可变性的知情。泛型可变性分两种:协变和逆变。逆变也又叫做抗变。

那么些年搞不懂的术语,泛型接口中的协变与逆变。如今在看《C#高等编制程序(第拾版)》那本书,看到了泛型接口那章。个中有关心下一代组织变和逆变没太领悟,讲得有些坑爹,网上查了累累材质,总算(感觉)弄明白了,来那里记录一下。

【转】那三个年搞不懂的术语、概念:协变、逆变、不变体

这些年搞不懂的术语、概念:协变、逆变、不变体,术语不变

 怎么驾驭那三个名词的意趣:

一 、协变和逆变是什么?

先从字面上通晓 协变(Covariance)、逆变(Contravariance)。
co- 是英文中象征“协同”、“协作”的前缀。协变 的字面意思就是“与转变的自由化同样”。
contra- 是英文中象征“相反”的前缀,逆变 的字面意思正是是
“与转变方向相反”。
那么难题来了,这里的 变化方向 指的是如何?
C# 中对于目的(即对象引用),仅存在一种隐式类型转换,即
子类型的靶子引用到父类型的靶子引用的更换。那里的变化指的正是那种
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
协变与逆变就算从名字上看是四个完全相反的转换,但事实上只是“子类型引用到父类型引用”这一进程在函数中使用的
八个不等阶段 而已,接下去将详细说明这一点。

简述什么是协变性、逆变性、不变性

  • 协变性,如:string->object (子类到父类的转移)
  • 逆变性,如:object->string (父类到子类的变换)
  • 不变性,基于上边二种意况,不可变。具体上边再做分析。

简述什么是协变性、逆变性、不变性

  • 协变性,如:string->object (子类到父类的转换)
  • 逆变性,如:object->string (父类到子类的变换)
  • 不变性,基于上面二种情形,不可变。具体上边再做分析。

  ①:协变即为在泛型接口类型中采用out标识的类型参数。协变的字面意思是“与变化的大方向同样”②逆变那正是用in来标识的泛型接口类型的种类参数。逆变的字面意思是“与转移的自由化相反”

② 、使用函数的不比等级发生的类型转换

若果有一函数,接收 object 类型的参数,输出 string 类型的重临值:

string Method(object o)
{
    return "abc";
}

那么在Main函数中大家得以那样调用它:

string s = "abc";
object o = Method(s);

小心,那里发出了一回隐式类型转换:

  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(再次回到)时,再次回到值 由 string 类型转换为 object 类型
    大家那里能够看做是函数签名可发生转移(不论函数的剧情,不影响结果):
  3. string Method(object o) 可变换为 string Method(string o)
  4. string Method(string o) 可更换为 object Method(string o)
    相当于说,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

泛型委托的可变性

先利用框架定义的泛型委托Func和Action做例子(不打听的请戳)

协变:(string->object)

Func<string> func1 = () => "农码一生";
Func<object> func2 = func1;

逆变:(object->string)

Action<object> func3 = t => { };
Action<string> func4 = func3;

上边代码没有其余难点。

进而我们协调定义委托试试:

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作者X,看人不来哦。为啥自定义的寄托却不可能协变呢。

作者看看系统定义的Func到底和我们自定义的有何样两样:

public delegate TResult Func<out TResult>();

多了2个out,什么鬼:

  • out:对于泛型类型参数,out 关键字内定该类型参数是协变的。 可以在泛型接口和寄托中选用 out 关键字。(来源)
  • in:对于泛型类型参数,in 关键字钦命该类型参数是逆变的。 能够在泛型接口和嘱托中应用 in 关键字。(来源)

那么大家可以修改自定义委托:

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完美!

那假诺大家要落到实处逆变性呢:

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一贯逆变是不可行的,大家供给修改泛型类型参数:

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大家发现任何信托参数都变了。本来的重回值,改成输入参数才行。

结论:

  • in->输入参数->可逆变(父类到子类的成形[如 object->string])
  • out->再次来到值->可协变(子类到父类的变动[如 string->object])

 

澳门葡京备用网址 ,假定:倘诺泛型参数中既存在in又存在out改怎么样:

delegate Tout MyFunc<in Tin, out Tout>(Tin obj);

MyFunc<object, string> str1 = t => "农码一生";
MyFunc<string, string> str2 = str1;//第一个泛型的逆变(object->string)
MyFunc<object, object> str3 = str1;//第二个泛型的协变(string->object)
MyFunc<string, object> str4 = str1;//第一个泛型的逆变和第二个泛型的协变

上述都是向来不难点的。 

然后大家看看编译后的C#代码:

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结论:

  • 所谓的逆变其实只是编写翻译后展开了挟持类型转换而已。

如上代码也足以直接写成:

//delegate Tout MyFunc<in Tin, out Tout>(Tin obj);
MyFunc<string, string> str5 = t => "农码一生";
MyFunc<object, object> str6 = t => "农码一生";
MyFunc<string, object> str7 = t => "农码一生";

泛型委托的可变性

先使用框架定义的泛型委托Func和Action做例子(不明白的请戳)

协变:(string->object)

Func<string> func1 = () => "农码一生";
Func<object> func2 = func1;

逆变:(object->string)

Action<object> func3 = t => { };
Action<string> func4 = func3;

地点代码没有此外难点。

随即大家团结互助定义委托试试:

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作者X,看人不来哦。为啥自定义的嘱托却不能够协变呢。

作者看看系统定义的Func到底和大家自定义的有啥样两样:

public delegate TResult Func<out TResult>();

多了1个out,什么鬼:

  • out:对于泛型类型参数,out 关键字钦定该品种参数是协变的。 能够在泛型接口和寄托中选择 out 关键字。(来源)
  • in:对于泛型类型参数,in 关键字内定该项目参数是逆变的。 可以在泛型接口和寄托中选取 in 关键字。(来源)

那么大家得以修改自定义委托:

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完美!

那倘若大家要贯彻逆变性呢:

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直白逆变是不可行的,大家供给修改泛型类型参数:

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我们发现整整信托参数都变了。本来的再次来到值,改成输入参数才行。

结论:

  • in->输入参数->可逆变(父类到子类的转移[如 object->string])
  • out->再次来到值->可协变(子类到父类的成形[如 string->object])

 

就算:要是泛型参数中既存在in又存在out改怎么着:

delegate Tout MyFunc<in Tin, out Tout>(Tin obj);

MyFunc<object, string> str1 = t => "农码一生";
MyFunc<string, string> str2 = str1;//第一个泛型的逆变(object->string)
MyFunc<object, object> str3 = str1;//第二个泛型的协变(string->object)
MyFunc<string, object> str4 = str1;//第一个泛型的逆变和第二个泛型的协变

上述都以从未有过难题的。 

接下来大家看看编译后的C#代码:

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结论:

  • 所谓的逆变其实只是编写翻译后展开了挟持类型转换而已。

上述代码也能够一贯写成:

//delegate Tout MyFunc<in Tin, out Tout>(Tin obj);
MyFunc<string, string> str5 = t => "农码一生";
MyFunc<object, object> str6 = t => "农码一生";
MyFunc<string, object> str7 = t => "农码一生";

  须要注意的是无论协变依然逆变也只能在泛型接口中来利用。

叁 、掌握泛型接口中的 in、out参数

从没点名in、out的情景
一旦有一泛型接口,并且有3个类达成了此接口:

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函数中如此写:
IDemo<string> demoStr = new Demo();
IDemo<object> demoObj = demoStr;
下边包车型地铁那段代码中的第②行包罗了三个要是:
I德姆o<string> 类型能够隐式转换为 I德姆o<object> 类型
那乍看上去就像“子类型引用转换为父类型引用”
一样,然则很遗憾,他们并差别。如若能够实行隐式类型转换,那就表示:
string Method(string value) 能转换为 object Method(object value)
从上一节中大家掌握,在函数这输入和输出阶段,其种类可变通方向是分化的。所以在C#中,要想利用泛型接口类型的隐式转换,须求斟酌“输入”和“输出”三种状态。
接口仅用于出口的情形,协变

interface IDemo<out 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函数中那样写:
IDemo<string> demoStr = new Demo();
IDemo<object> demoObj = demoStr;
可将 string Method (object value) 转换为 object Method (object value)
即可将 I德姆o<string> 类型转换为 I德姆o<object> 类型。
仅从泛型的种类上看,那是 “子->父”
的更换,与首节中涉及的转换方向相同,称之为“协变”。
接口仅用于输入的意况,逆变
同理我们能够给 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<object>
{
    //实现接口
    public string Method (object value)
    {
        return value.ToString();
    }
} 

在Main函数中如此写:
IDemo<object> demoObj = new Demo();
IDemo<string> demoStr = demoObj;
此地可将 string Method (object value) 转换为 string Method (string
value)
即可将 IDemo<object> 类型转换为 I德姆o<string> 类型。
仅从泛型的品类上看,那是 “父->子”
的更换,与第四节中关系的转换方向相反,称之为“逆变”,有时也译作“抗变”或“反变”。

泛型接口的可变性

跟着看框架暗中认可接口:

协变:(子类->父类)

IEnumerable<string> list = new List<string>();
IEnumerable<object> list2 = list;

逆变:(父类-> 子类)

IComparable<object> list3 = null;
IComparable<string> list4 = list3;

接下去我们尝试自定泛型接口:

首先定义测试项目、接口:

// 人
public class People
{ }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{ }
//运动
public interface IMotion<T>
{ }
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{ }

然后大家测试协变性:

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一致我们须求把接口 interface
IMotion<T> 定义为 interface IMotion<out T> 

//运动
public interface IMotion<out T>{}

IMotion<Teacher> x = new Run<Teacher>();
IMotion<People> y = x;

假设大家要测试逆变性,则供给把 interface IMotion<T>
 定义为 interface IMotion<in T> 

//运动
public interface IMotion<in T>{}

IMotion<People> x2 = new Run<People>();
IMotion<Teacher> y2 = x2;

泛型接口的逆变,编写翻译后一致举办了强制转换:

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自然,大家也足以平素写成:

IMotion<Teacher> y3 = new Run<People>();

泛型接口的可变性

随之看框架默许接口:

协变:(子类->父类)

IEnumerable<string> list = new List<string>();
IEnumerable<object> list2 = list;

逆变:(父类-> 子类)

IComparable<object> list3 = null;
IComparable<string> list4 = list3;

接下去大家试试自定泛型接口:

率先定义测试项目、接口:

// 人
public class People
{ }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{ }
//运动
public interface IMotion<T>
{ }
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{ }

下一场大家测试协变性:

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平等大家须要把接口 interface
IMotion<T> 定义为 interface
IMotion<out T> 

//运动
public interface IMotion<out T>{}

IMotion<Teacher> x = new Run<Teacher>();
IMotion<People> y = x;

若果我们要测试逆变性,则必要把 interface
IMotion<T>  定义为 interface
IMotion<in T> 

//运动
public interface IMotion<in T>{}

IMotion<People> x2 = new Run<People>();
IMotion<Teacher> y2 = x2;

泛型接口的逆变,编写翻译后一样进行了挟持转换:

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当然,大家也得以直接写成:

IMotion<Teacher> y3 = new Run<People>();

  先来举个主导的例子,来坚实你对可变性的接头。在C#中有隐式类型转换,比如:

四、总结

如上只谈谈了协变与逆变在措施中的处境,其实在性质中状态也相就像是,不再表达。
只怕我们也发觉了,所谓“协”与“逆”都以只是一种表象,其内在精神为同样进度。
“协变”与“逆变”中的“协”与“逆”表示泛型接口在将品种参数仅用于输入或输出的状态下,其项目参数的隐式转换所遵守的法则。

不变性

从地点大家知道逆变性的代码编写翻译后都会开展强制转换。假设:那大家不用out、in直接手动强制转换是或不是能够?:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People { }
//运动
public interface IMotion<T> { }
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T> { }

//协变
IMotion<Teacher> x = new Run<Teacher>();
IMotion<People> y = (IMotion<People>)x;

//逆变
IMotion<People> x2 = new Run<People>();
IMotion<Teacher> y2 = (IMotion<Teacher>)x2;
IMotion<Teacher> y3 = (IMotion<Teacher>)new Run<People>();

天才的自家发现编写翻译成功了,没有别的难题!且还是能同时协变、逆变??不对,真的天才了吧?大家运营试试:

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总的看作者照旧太单纯了,借使的确如此简单绕过去,Microsoft又何必去搞个out、in关键字。

对此同2个泛型参数,我们既想有协变性又想逆变性,如何做?答案是不可行。这就会现出第二种景况,既不能协变又不可能逆变。称为不变性。

如(大家在IMotion定义七个法子):

//运动
public interface IMotion<T>
{
    T Show();
    void Match(T t);
}

地点大家测试过,代码直接强制转换是不可能促成协变、逆变的。那么大家只能通过out、in来贯彻。如若明日大家在泛型参数添加out或in属性会如何?:

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咱俩发现out和in都不能够用。在用out时,有个传入参数为泛型 void Match(T
t) 的章程。使用in时,有个重回参数为泛型 T
Show() 的措施。今后就涌出了是矛更尖锐或许盾更坚硬的标题了。

终极结果是:都无法用,既不可能协变,也无法逆变。此为不变体

小知识:

C#4.0事先 IEnumerable<T> 、 IComparable<T> 、 IQueryable<T> 等接口都不匡助可变性,在4.0及事后才支撑。因为4.0事先定义的泛型接口没有添加out、in关键字,有趣味可以切换版本看看。

不变性

从上边我们精通逆变性的代码编译后都会进展强制转换。假设:那大家不用out、in直接手动强制转换是不是足以?:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People { }
//运动
public interface IMotion<T> { }
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T> { }

//协变
IMotion<Teacher> x = new Run<Teacher>();
IMotion<People> y = (IMotion<People>)x;

//逆变
IMotion<People> x2 = new Run<People>();
IMotion<Teacher> y2 = (IMotion<Teacher>)x2;
IMotion<Teacher> y3 = (IMotion<Teacher>)new Run<People>();

天赋的本身意识编写翻译成功了,没有别的难题!且还足以同时协变、逆变??不对,真的天才了吗?大家运转试试:

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总的看小编可能太单纯了,倘使真的这么简单绕过去,Microsoft又何必去搞个out、in关键字。

对于同二个泛型参数,大家既想有协变性又想逆变性,咋办?答案是不可行。那就会并发第三种情况,既不可能协变又不得以逆变。称为不变性。

如(大家在IMotion定义五个点子):

//运动
public interface IMotion<T>
{
    T Show();
    void Match(T t);
}

地点我们测试过,代码直接强制转换是不可能实现协变、逆变的。那么大家只可以通过out、in来落到实处。假使现在大家在泛型参数添加out或in属性会如何?:

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咱俩发现out和in都不能用。在用out时,有个传入参数为泛型 void Match(T
t) 的点子。使用in时,有个再次来到参数为泛型 T
Show() 的法门。未来就涌出了是矛更尖锐要么盾更坚硬的标题了。

终极结果是:都不可能用,既无法协变,也不可能逆变。此为不变体

小知识:

C#4.0事先 IEnumerable<T> 、 IComparable<T> 、 IQueryable<T> 等接口都不辅助可变性,在4.0及其后才支撑。因为4.0事先定义的泛型接口没有添加out、in关键字,有趣味能够切换版本看看。

  string str = "nibian";
  object str1 = str;
  Console.WriteLine(str1);
协变

当泛型接口类型仅用于出口(使用首要词
out),其项目参数隐式转换所遵守的法则与目的引用的类型转换规律相同,称之为“协变”

延伸思考

为什么in[输入参数]就只可以逆变?浅析如下:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{
    //薪水
    public decimal Salary { get; set; }
}

//运动
public interface IMotion<in T>
{
    void Match(T t);
}
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{
    public void Match(T t)
    {
        //假设中间有很多逻辑.....       
    }
}

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为什么out[返回值]唯其如此协变?浅析如下:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{
    //薪水
    public decimal Salary { get; set; }
}

//运动
public interface IMotion<out T>
{
    T Show();
    //void Match(T t);
}
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{
    public T Show()
    {
        return default(T);
    }
    //public void Match(T t)
    //{
    //    //假设中间有很多逻辑.....         
    //}
}

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此处有多少个关键点:

  • 流传参数(in)是把参数当成父类来用,显著能够逆变(子类当成父类来用[里氏替换原则]),然而却不得以把父类当子类来用(如:子类存在有而父类没有的办法或性质)。
  • 重回值(out)再次来到值类型用父类来接受,显明可以协变(父类能够接到一切子类),但却不可用子类接收父类数据(如:父类代表的靶子无法强制转给子类[string
    str = (string)objcet])。

。。。是否有点越想越迷糊,想不亮堂就稳步想。自个儿动入手。

一经实在想的头大,就把它正是是乌龟的屁股(龟腚\规定)吧,知道是C#做的一种安全范围!

拉开思考

为什么in[输入参数]就不得不逆变?剖析如下:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{
    //薪水
    public decimal Salary { get; set; }
}

//运动
public interface IMotion<in T>
{
    void Match(T t);
}
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{
    public void Match(T t)
    {
        //假设中间有很多逻辑.....       
    }
}

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为什么out[返回值]只得协变?剖析如下:

// 人
public class People { }
//老师(继承People[人])
public class Teacher : People
{
    //薪水
    public decimal Salary { get; set; }
}

//运动
public interface IMotion<out T>
{
    T Show();
    //void Match(T t);
}
//跑步
public class Run<T> : IMotion<T>
{
    public T Show()
    {
        return default(T);
    }
    //public void Match(T t)
    //{
    //    //假设中间有很多逻辑.....         
    //}
}

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此处有七个关键点:

  • 传扬参数(in)是把参数当成父类来用,分明能够逆变(子类当成父类来用[里氏替换原则]),可是却不得以把父类当子类来用(如:子类存在有而父类没有的主意或性质)。
  • 重返值(out)再次回到值类型用父类来收纳,分明能够协变(父类可以接过一切子类),但却不可用子类接收父类数据(如:父类代表的目的不能够强制转给子类[string
    str = (string)objcet])。

。。。是否有点越想越迷糊,想不驾驭就稳步想。本身动入手。

比方实际想的头大,就把它正是是水龟的臀部(龟腚\规定)吧,知道是C#做的一种安全限制!

  

逆变

当泛型接口类型仅用于输入(使用首要词
in),其体系参数隐式转换所服从的规律与对象引用的类型转换规律相反,称之为“逆变”、“抗变”或“反变”。

总结

有关泛型接口、泛型委托的可变性:

协变 -> 相比和谐健康的成形 ->
子类转父类 [如 string转object] -> 必须有out标识 [返回值]

逆变 -> 逆天的变动 ->
父类转子类 [如object转string] -> 必须有in标识 [传扬参数]  (老爸变孙子,越活越年轻,还不够逆天啊?)

所谓的逆变,会在编译后的C#代码中展开强制类型转换。

示例:

  • IEnumerable<string> list =
    new List<string>();  
    IEnumerable<object> list2
    = list; //协变
    IEnumerable<object> list2
    = new List<string>();
     //(也得以一直写成这么)

  • IComparable<object> list3
    = null;
    IComparable<string> list4
    = list3; //逆变  编译后 [ IComparable<string> list4 = (IComparable<string>) list3;]

注意:

  • 不帮助类的品类参数的可变性
  • 除非泛型接口和泛型委托能够享有可变的花色参数(out、in)
  • 可变性只帮助引用转换。(无法用于值类型)
  • 项目参数使用了 out 恐怕 ref 将禁止可变性

 

好了,今天就到那边。没啥高深的技巧知识,首要为了然协变、逆变、不变体等术语和概念。

本文已协同至索引目录:《C#基础知识巩固》

 

同类小说援引:

 

总结

至于泛型接口、泛型委托的可变性:

协变 -> 比较协调健康的转移 -> 子类转父类 [如 string转object]
-> 必须有out标识 [返回值]

逆变 -> 逆天的成形 -> 父类转子类 [如object转string] ->
必须有in标识 [盛传参数]  (老爹变外甥,越活越年轻,还不够逆天啊?)

所谓的逆变,会在编写翻译后的C#代码中展开强制类型转换。

示例:

  • IEnumerable<string> list = new List<string>();  
    IEnumerable<object> list2 = list; //协变
    IEnumerable<object> list2 = new List<string>();
     //(也能够一向写成这么)

  • IComparable<object> list3 = null;
    IComparable<string> list4 = list3; //逆变  编译后
    [ IComparable<string> list4 =
    (IComparable<string>) list3;]

注意:

  • 不帮助类的档次参数的可变性
  • 唯有泛型接口和泛型委托能够具有可变的品类参数(out、in)
  • 可变性只扶助引用转换。(不能够用于值类型)
  • 类型参数使用了 out 可能 ref 将禁止可变性

 

好了,今日就到此地。没啥高深的技巧知识,主要为精通协变、逆变、不变体等术语和定义。

本文已联手至索引目录:《C#基础知识巩固》

 

同类文章推荐:

 

简述什么是协变性、逆变性、不变性 协变性,如:string-object
(子类到父类的…

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  我们都通晓string类型是object类型的子类型,即string->object为子->父;从子类型到父类型的转换是隐式类型转换。

举个例子:

 interface IDemo<out T>
    {
        T Method(string str);
    }
    class One : IDemo<string>
    {
        public string Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Two : IDemo<object>
    {
        public object Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IDemo<string> one = new One();
            IDemo<object> two;
            two = one;
            Console.WriteLine(two.Method("2222"));
        }
    }

  

因为string是object类型的子类,在此地I德姆o<string>和I德姆o<object>类型之间也存在着类型转换的,从I德姆o<string>向IDemo<object>进行的变换可以看做是子类型向父类型的隐式转换,它的这几个用法便是协变。(那里不可不要用out)

反而的大家在来看一下关于逆变的代码:

 interface IDemo<in T>
    {
        string Method(T str);
    }
    class One : IDemo<string>
    {
        public string Method(string str)
        {
            return str;
        }
    }
    class Two : IDemo<object>
    {
        public string Method(object str)
        {
            return str.ToString();
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            IDemo<object> two = new Two();
            IDemo<string> one;
            one = two;
            Console.WriteLine(one.Method("2222"));
        }
    }

  同样的从IDemo<object>类型向IDemo<string>类型的更换,然而在那里我们却将父类型隐式转换为子类型的用法叫逆变。(这里不可不要用in)

小结:协变和逆变正是在泛型接口类型将项目参数作为输入和输出的景况下,对品种间进行隐式转换的法则。

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