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C#进阶学习（十二）协变逆变

目录

1. 协变与逆变的概念

2. 协变与逆变的作用及作用对象

3. 协变与逆变的关键字

4. 泛型接口与委托的示例

示例1：协变在泛型接口中的体现

示例2：逆变在泛型接口中的体现

示例3：协变在泛型委托中的体现

示例4：逆变在泛型委托中的体现

总结

1. 协变与逆变的概念

  • 协变（Covariance）
            允许将子类（派生类）类型作为父类（基类）类型使用。例如：IEnumerable 可以被视为 IEnumerable，因为 string 是 object 的子类。按照前面我们在继承中学习的里氏替换原则，父类装子类，是不是就非常的合理，因为一定会确保类型安全嘛。

  • 逆变（Contravariance）
    允许将父类类型作为子类类型使用。例如：Action 可以被视为 Action，因为 object 是 string 的父类。你看，居然父类可以变成子类，你想想，你的父亲有一天居然可以化形为你的儿子来使用，是不是就很反常识，不过这种转化肯定是有限制滴，不然啥都可以转化，是不是就整个面向对象就乱成了一锅粥。

    核心思想：在类型安全的前提下，允许更灵活的泛型类型转换。

    2. 协变与逆变的作用及作用对象

    • 作用

      • 提高泛型接口和委托的灵活性，使其能更自然地处理继承关系。

      • 减少强制类型转换，增强代码的可读性和安全性。

    • 作用对象

      • 泛型接口（如 IEnumerable）

      • 泛型委托（如 Func、Action）

      • 不适用：类、结构体或方法参数（仅支持接口和委托）。

            请务必记住协变逆变的作用对象，仅仅只能在泛型接口和泛型委托中使用，在其他的地方是万万不行滴，不然就会天下大乱啦！！！ 

    3. 协变与逆变的关键字

    out 关键字（协变）
            标记泛型类型参数为协变，表示该参数仅用于输出位置（如返回值）。啥意思？就是说T这个泛型类型，在被out修饰了以后，他就只能被当成返回值的类型了，不能当做函数中传参时候的类型了，为什么呢？因为你总要做些区分嘛，要先列好规矩，互相才能正常运行嘛，不然，你玩儿你的，我打我打的，整个继承和多态就乱成了一锅粥。

    interface ICovariant { T GetItem(); }

    in 关键字（逆变）
            标记泛型类型参数为逆变，表示该参数仅用于输入位置（如方法参数）。啥意思？就是说T这个泛型类型，在被in修饰了以后，他就只能被当成函数传参时候的类型了，不能当做返回值类型。

    interface IContravariant { void Process(T item); }

    4. 泛型接口与委托的示例

    示例1：协变在泛型接口中的体现
    // 协变接口定义
interface IAnimal
{
    T GetAnimal();
}

class Animal { }
class Dog : Animal { }

class AnimalShelter : IAnimal
{
    public Animal GetAnimal() => new Animal();
}

class DogShelter : IAnimal
{
    public Dog GetAnimal() => new Dog();
}

// 使用协变
IAnimal shelter = new DogShelter(); // 合法：DogShelter → AnimalShelter
Animal animal = shelter.GetAnimal(); // 安全获取Animal类型
    示例2：逆变在泛型接口中的体现
    // 逆变接口定义
interface IFeeder
{
    void Feed(T animal);
}

class Animal { }
class Dog : Animal { }

class AnimalFeeder : IFeeder
{
    public void Feed(Animal animal) => Console.WriteLine("Feeding animal");
}

class DogFeeder : IFeeder
{
    public void Feed(Dog dog) => Console.WriteLine("Feeding dog");
}

// 使用逆变

IFeeder feeder = new AnimalFeeder(); // 合法：AnimalFeeder → DogFeeder
feeder.Feed(new Dog()); // 安全传递Dog类型给需要Animal的方法
//打印Feeding animal
    示例3：协变在泛型委托中的体现
    // 协变委托
delegate T Factory();
Factory dogFactory = () => new Dog();
Factory animalFactory = dogFactory; // 合法：Dog → Animal
Animal animal = animalFactory();
    示例4：逆变在泛型委托中的体现
    // 逆变委托
delegate void Handler(T obj);
Handler animalHandler = (Animal a) => Console.WriteLine("Handle animal");
Handler dogHandler = animalHandler; // 合法：Animal → Dog
dogHandler(new Dog()); // 安全调用

    总结

    特性 关键字 方向 适用场景
    协变 out 子类→父类 返回值、集合遍历（如 IEnumerable）
    逆变 in 父类→子类 方法参数、回调处理（如 Action）

    协变：out修饰的泛型替代符，只能作为返回值，不能作为参数
    逆变：in修饰的泛型替代符，只能作为参数，不能作为返回值
    协变：父类委托容器可以装 子类泛型委托容器    
    逆变：子类委托容器可以装 父类泛型委托容器

    注意事项：

    • 协变类型参数必须仅用于返回值位置。

    • 逆变类型参数必须仅用于方法参数位置。

    • 不支持类的协变/逆变，仅限接口和委托。

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