C#4.0新特性之協變與逆變執行個體分析

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本文執行個體講述了C#4.0新特性的協變與逆變，有助於大家進一步掌握C#4.0程式設計。具體分析如下：

一、C#3.0以前的協變與逆變

如果你是第一次聽說這個兩個詞，別擔心，他們其實很常見。C#4.0中的協變與逆變（Covariance and contravariance）有了進一步的完善，主要是兩種運行時的（隱式）泛型型別參數轉換。簡單來講，所謂協變(Covariance)是指把類型從“小”升到“大”，比如從子類升級到父類；逆變則是指從“大”變到“小”，兩者各有不同的條件和用途。下面的例子示範了C#3.0以前對協變與逆變支援 ：

代碼1

public class Animal { }public class Cat : Animal { }public delegate Animal AniHandler(Animal a);public static Animal AniMethod(Animal a) { return null; }public static Cat CatMethod(Object o) { return null; }public static void TestCovariance(){  AniHandler handler1 = AniMethod;  AniHandler handler2 = CatMethod;//這裡是合法的}

這裡的CatMethod雖然不是嚴格滿足委託AniHandler的簽名，但它被用作AniHandler是合法的，在協變（Cat->Animal）和逆變(object->Animal)的作用下，委託指向的方法中，傳入的參數可以是一個大的，寬泛的類型，而返回出來的結果可以是一個更小的，精確的類型（子類），因為它包含了更多的資訊。注意這裡是站在方法裡面這樣說的，而在調用者使用方法的角度，恰恰是相反的，在調用方法時，參數可以是一個“小”的子類，而傳回值可以用作一個“大”的父類，如下面的調用是合法的：

object o = AniMethod(new Cat());

呵呵，聽上去有點暈，現在我要試著把問題簡潔地表達清楚。無論是協變還是逆變，它都是為了讓這樣一個非常合理的事實成立：如果提供的類型資訊比所需要的類型資訊多（而不是相等），那這當然是可以的。在代碼1的例子中，AniHandler委託需要一個Animal作為傳回值，但是我返給它一個Cat，Cat包含了Animal的所有特徵，這當然是可以的，這就是協變；同時AniHandler需要一個Animal作為參數，為了讓函數獲得的資訊比要求的多，我可以只要求傳進來一個object，這也當然是可以的，這就是逆變。

二、C#4.0中的協變

我們先來看一下和諧的協變是如何發生的。C#4.0中的協變與C#3.0中的寬鬆委託非常類似，新的C#協變特徵還體現在泛型介面或者泛型委派的型別參數上。還是以經典的Animal和Cat為例，在你看過上面代碼1之後，既然Cat CatMethod()可以被用作Animal AniHandler，那麼你完全有理由相信下面的代碼在C#3.0中也是合法的：

代碼3

delegate T THandler<T>();static void Main(string[] args){  THandler<Cat> catHandler= () => new Cat();  THandler<Animal> aniHandler = catHandler;//Covariance}

很遺憾，您錯了，在C#3.0中，上面的代碼不能通過編譯，你會被告知發生錯誤！

時代進步了，現在在C#4.0的編譯器是支援上面的寫法的。你只需要在聲明THandler的型別參數前加一個out關鍵字即可：

delegate T THandler<out T>();

單獨的使用一個關鍵字而不是直接允許隱式轉換也是為了型別安全的考慮。所以當你寫下out的時候，就應該知道可能發生的Covariance。

三、C#4中的逆變

我們繼續使用Animal和Cat的例子，在VS2008中，以下的代碼不能通過編譯：

代碼5

delegate void THandler<T>(T t);public static void TestContravariance(){  THandler<Animal> aniHandler = (ani) => { };  THandler<Cat> catHandler = aniHandler;}

而在VS2010中，呃，同樣不能。呵呵，其實就差一點點，這裡如果在型別參數T前面加上關鍵字“in”，即delegate void THandler<in T>(T t);就可以實現Cat->Animal的Contravariance。

四、總結:

C#4中的協變和逆變使得泛型程式設計時的類型轉換更加自然，不過要注意的是上面所說的協變和逆變都只作用於參考型別之間，而且目前只能對泛型介面和委託使用。一個T參數只能是in或者是out，你如果即想你的委託參數逆變又想傳回值協變（如代碼1所示），是做不到的。

相信本文所述對於大家更好的掌握C#4.0程式設計有一定的借鑒作用。

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