淺析你所不瞭解的C#協變和逆變

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原文地址不詳，見諒。

MSDN解釋如下：
“協變”是指能夠使用與原始指定的衍生類別型相比，派生程度更大的類型。
* a* @' D+ Y. C" G* w“逆變”則是指能夠使用派生程度更小的類型。
解釋的很正確，大致就是這樣，不過不夠直白。
1 L  ~) F3 e( I6 |直白的理解：
“協變”->”和諧的變”->”很自然的變化”->string->object :協變。
“逆變”->”逆常的變”->”不正常的變化”->object->string 逆變。
7 s7 T1 h, X# ]上面是個人對協變和逆變的理解，比起記住那些派生，類型，原始指定,更大，更小之類的詞語，個人認為要容易點。
下面是一則笑話：
一個星期的每一天應該這樣念:
& J3 V- r7 U. u) o星期一 = 忙day；
9 c8 F* N$ y& L3 x& }8 s4 P星期二 = 求死day；
) u! v, m/ d4 H星期三 = 未死day；
星期四 = 受死day；
3 Q: G& b  f( U# v9 T  n星期五 = 福來day；
: l7 j, f* X/ e星期六 = 洒脫day；
5 d! y% u: C- E' m星期天 = 傷day
" \) `! P% Z1 c  s' |8 _! C為了示範協變和逆變，以及之間的區別，請建立控制台程式CAStudy，手動添加兩個類：

因為是示範，所以都是個空類，只是有一點記住Dog 繼承自Animal。所以Dog變成Animal 就是和諧的變化(協變),而如果Animal 變成Dog就是不正常的變化(逆變)
1 k4 |% l& D9 \* C/ F. _( Y在Main函數中輸入：
: W7 C6 d  f; s+ a
) [$ [2 Y8 R; q) r+ C5 |因為Dog繼承自Animal，所以Animal aAnimal = aDog; aDog 會隱式的轉變為Animal。但是List<Dog> 不繼承List<Animal> 所以出現下面的提示：

8 S' I0 j3 ?+ G% |* Q6 z如果想要轉換的話，應該使用下面的代碼：

• List<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();
  7 ]" C+ g% `2 T7 p( K$ A

可以看到一個lstDogs 變成lstAnimal 是多麼複雜的操作了。
+ g2 J; \) Q& {; |* V* j正因如此，所以微軟新增了兩個關鍵字：Out,In,下面是他們的msdn解釋：


5 h# h; E& z8 U- `% X& Q, b協變的英文是：“covariant”，逆變的英文是：“Contravariant”
3 x0 {7 w$ C  j( b: Y1 s為什麼Microsoft選擇的是”Out” 和”In” 作為特性而不是它們呢？
6 J* M2 V' m7 B我個人的理解：因為協變和逆變的英文太複雜了，並沒有體現協變和逆變的不同，但是out 和 in 卻很直白。out: 輸出(作為結果),in:輸入(作為參數)。所以如果有一個泛型參數標記為out,則代表它是用來輸出的，只能作為結果返回，而如果有一個泛型參數標記為in,則代表它是用來輸入的，也就是它只能作為參數。目前out 和in 關鍵字只能在介面和委託中使用，微軟使用out 和 in 標記的介面和委託大致如下：


先看下第一個IEnumerable<T>

! I' h4 h2 H7 o" t和剛開始說的一樣，T 用out 標記，所以T代表了輸出，也就是只能作為結果返回。
8 x: Q% o: D% E& f9 x# X8 u
7 d7 _0 Y9 ^1 W! \; k

public static void Main()  
• {  
  Dog aDog = new Dog();  
• Animal aAnimal = aDog;  
  + v/ l  H1 _& X6 ZList<Dog> lstDogs = new List<Dog>();  
• //List<Animal> lstAnimal = lstDogs;  
  & W$ C- ?7 A- d+ RList<Animal> lstAnimal2 = lstDogs.Select(d => (Animal)d).ToList();  
• IEnumerable<Dog> someDogs = new List<Dog>();  
  + {, h6 s: z2 ^; S" W" A3 u$ K: L% m3 UIEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;  
• }

因為T只能做結果返回，所以T不會被修改，編譯器就可以推斷下面的語句強制轉換合法，所以
' R5 M' k2 V: P; b" W0 ?8 Q3 ?' ^

• IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;

可以通過編譯器的檢查，反編譯代碼如下：
( T, d, }/ o$ X: z0 O% V' C
雖然通過了C#編譯器的檢查，但是il 並不知道協變和逆變，還是得乖乖的強制轉換。在這裡我看到了這句話：

• IEnumerable<Animal> enumerable2 = (IEnumerable<Animal>) enumerable1;

那麼是不是可以List<Animal> lstAnimal3 = (List<Animal>)lstDogs; 呢？
8 N) y2 y3 h; `% O想要回答這個問題需要在回頭看看Clr via C# 關於泛型和介面的章節了，我就不解釋了，答案是不可以。上面示範的是協變，接下來要示範下逆變。為了示範逆變，那麼就要找個in標記的介面或者委託了，最簡單的就是：

- X8 x2 p9 T* [, n: Z3 _在Main函數中添加：
9 M3 C# |! c' B
2 T- J5 D- r" e. m" `' T& _$ n* Y7 v( X' A

Action<Animal> actionAnimal = new Action<Animal>(a => {/*讓動物叫*/ });  
• Action<Dog> actionDog = actionAnimal;  
• actionDog(aDog);
  4 ^* T8 Q3 R! x+ {

很明顯actionAnimal 是讓動物叫，因為Dog是Animal，那麼既然Animal 都能叫，Dog肯定也能叫。
# U  w& H4 ]8 QIn 關鍵字：逆變，代表輸入，代表著只能被使用，不能作為傳回值，所以C#編譯器可以根據in關鍵字推斷這個泛型型別只能被使用，所以Action<Dog> actionDog = actionAnimal;可以通過編譯器的檢查。
再次示範Out關鍵字：添加兩個類：

" s% S+ O. w7 E( ^7 G: [: |; x

public interface IMyList<out T>  
• {  
  T GetElement();  
• }  
  public class MyList<T> : IMyList<T>  
• { 
  public T GetElement()  
• {  
  2 |) L( k) M8 G* _8 c$ H, Creturn default(T);  
• }  
• }
  ! S; f4 b! o/ ]& ~' L6 W: d

因為out 關鍵字，所以下面的代碼可以通過編譯
' y1 G2 s7 \3 A' k

IMyList<Dog> myDogs = new MyList<Dog>();  
• IMyList<Animal> myAnimals = myDogs;

將上面的兩個類修改為：
! t! |# J4 q+ X

public interface IMyList<out T>  
• { 
• T GetElement();  
• void ChangeT(T t);
  }  
• public class MyList<T> : IMyList<T>  
  9 T2 Y0 R  D/ H1 ]% v  a4 F{  
• public T GetElement() 
  {  
• return default(T);  
  2 ~! c4 a9 }5 P; z# x& L" I}  
• public void ChangeT(T t)  
  ! y$ l! f( k! W: P! p0 F$ a{  
• //Change T  
  2 J% z* j* ~' S}  
• }
  9 d2 I: t: `. P1 u+ g8 g

編譯：
# _4 T2 X; R# `5 x, v  p  Z/ L7 u
, }2 g. [0 W/ G因為T被out修飾，所以T只能作為參數。同樣修改兩個類如下：
$ s7 V5 k  f: m8 u) S6 [! h0 U% Y

public interface IMyList<in T>  
• { 
  T GetElement();  
• void ChangeT(T t);
  }  
• public class MyList<T> : IMyList<T>
  {  
• public T GetElement()  
  : Z( ~2 I1 s" g$ I{  
• return default(T);  
  9 A' i2 z  X4 w" `, s: E4 d}  
• public void ChangeT(T t)  
  - c1 \  W" `4 ]+ b! A1 Z{  
• //Change T  
  }  
• }
  4 V% ~' _! v' j  j5 B( D7 J

這一次使用in關鍵字。編譯：

, y( a5 G6 q! K" M因為用in關鍵字標記，所以T只能被使用，不能作為傳回值。最後修改代碼為：
, ^. s( @8 k% q:

public interface IMyList<in T>  
• {
  void ChangeT(T t);  
• }
• public class MyList<T> : IMyList<T>  
• { 
  public void ChangeT(T t)  
• {  
  3 A6 i  v* P2 L3 D' ?//Change T  
• }  
• }
  ) Y/ u0 f) g5 U  g2 l7 e; e

編譯成功，因為in代表了逆變，所以

: q- h9 ]$ I  S% Z

IMyList<Animal> myAnimals = new MyList<Animal>();  
• IMyList<Dog> myDogs = myAnimals;
  0 O, V' W1 Q! \, z7 V6 q

可以編譯成功！。
% Z8 f( ~. v+ `1 D: o. Y0 Q8 X! g