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<string> 可以被视为 IEnumerable<object>，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<object> 可以被视为 Action<string>，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<T>）

  • 泛型委托（如 Func<T>、Action<T>）

  • 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<out T> { 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<in T> { 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<out T>
{
    T GetAnimal();
}

class Animal { }
class Dog : Animal { }

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

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

// 使用协变
IAnimal<Animal> 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<in T>
{
    void Feed(T animal);
}

class Animal { }
class Dog : Animal { }

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

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

// 使用逆变

IFeeder<Dog> 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<out T>();
Factory<Dog> dogFactory = () => new Dog();
Factory<Animal> 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<in T>(T obj);
Handler<Animal> animalHandler = (Animal a) => Console.WriteLine("Handle animal");
Handler<Dog> dogHandler = animalHandler; // 合法：Animal → Dog
dogHandler(new Dog()); // 安全调用

总结

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。