C#中關於逆變和協變的詳解

這篇文章主要為大家詳細介紹了C#逆變與協變的相關資料，具有一定的參考價值，感興趣的小夥伴們可以參考一下

該文章中使用了較多的 委託delegate和Lambda運算式，如果你並不熟悉這些，請查看我的文章《委託與匿名委託》、《匿名委託與Lambda運算式》以便幫你建立完整的知識體系。

在C#從誕生到發展壯大的過程中，新知識點不斷引入。逆變與協變並不是C#獨創的，屬於後續引入。在Java中同樣存在逆變與協變，後續我還會寫一篇Java逆變協變的文章，有興趣的朋友可以關注一下。

逆變與協變，聽起來很抽象、高深，其實很簡單。看下面的代碼：

class Person { } class Student : Person { } class Teacher: Person { }  class Program {  static void Main(string[] args)  {   List<Person> plist = new List<Person>();   plist = new List<Student>();   plist = new List<Teacher>();}}

在上面的代碼中，plist = new List<Student>()、plist = new List<Teacher>()兩句產生編譯錯誤。雖然Person是Student/Teacher的父類，但List<Person>類型卻不是List<Student/Teacher>類型的父類，所以上面的指派陳述式報類型轉換失敗錯誤。

如上這樣的賦值操作，在C# 4.0之前是不允許的，至於為什麼不允許，型別安全是首要因素。看下面的範例程式碼：

List<Person> plist = new List<Student>();plist.Add(new Person());plist.Add(new Student());plist.Add(new Teacher());

如下樣本，假設 List<Person> plist = new List<Student>() 允許賦值，那plist雖然類型為List<Person>集合，但實際指向確是List<Student>集合。plist.Add(new Person())，添加操作實際調用的是List<Student>.Add()。Person類型無法安全轉換為Student，所以這樣的集合定義沒有意義，所以上面的假設不成立。

但情況在C# 4.0之後發生了變化，並不是"不可能發生的事情發生了"，而是應用的靈活性做出了新的調整。同樣的在C# 4.0中上面的程式仍是不被允許的，但卻出現了例外。從C# 4.0開始，在泛型委派、泛型介面中，允許特殊情況的發生（實質上並未發生特殊變化，後面說明）。如下樣本：

delegate void Work<T>(T item);class Person{  public string Name { get; set; }}class Student : Person{  public string Like { get; set; }}class Teacher : Person{  public string Teach { get; set; }}class Program{  static void Main(string[] args)  {   Work<Person> worker = (p) => { Console.WriteLine(p.Name); }; ;   Work<Student> student_worker = (s) => { Console.WriteLine(s.Like); };   student_worker = worker; //此處編譯錯誤  }}

根據前面的理論支援，student_worker = worker;的錯誤很容易理解。但此處我們程式的目的是讓 woker 充當 Work<Student> 的功能，以後調用 student_worker(s)實際調用的是woker(s)。為了滿足我們的需求，需要程式做2方面的處理：

1、因在調用student_worker(s)時，實質執行的是woker(s)，所以需要s變數的類型能成功轉換為woker需要的參數類型。

2、需要告訴編譯器，此處允許將 Work<Person> 類型的對象賦值給 Work<Student>類型的變數。

條件1在調用時student_worker()，時編譯器會提示要求參數必須是Student類型對象，該對象可成功轉換為Person類型對象。

條件2則需要對Woke委託定義進行調整，調整如下：

delegate void WorkIn<in T>(T item);

委託名字改為WorkIn是為卻別修改前後的委託，關鍵之處為<in T>。通過增加 in 關鍵字，標註該泛型委派的型別參數T，僅作為委託方法的參數來使用。此時上面的程式便可成功編譯並執行。

delegate void WorkIn<in T>(T item);class Program {  static void Main(string[] args)  {   WorkIn<Person> woker = (p) => { Console.WriteLine(p.Name); };   WorkIn<Student> student_worker = woker;   student_worker(new Student() { Name="tom", Like="C#" });  } }

對於要求型別參數為子類型，允許賦實值型別參數為父類型值的這種情況，稱為逆變。逆變在C#中需要用 in 標註泛型的型別參數。逆變雖叫逆變，但只是形式上看似父類對象賦值給子類變數，實質上是方法調用時參數的類型轉換。Student s = new Person()，這是不可能的，這不是逆變是錯誤。

上面的代碼如你能轉換為下面的形式，那你就可以忘卻逆變，本質比現象更重要