C# - C#: 协变和逆变深度解析 - 《技术分享》

环境：

window 10
.netcore 3.1
vs2019 16.5.1
一、为什么要有协变？
首先看下面的代码：

还有下面的：

其实上面报错的是同一个问题，就是你无法用List指向List！
我们的疑问在于，明明是一个盛放苹果的箱子，我们说它可以盛放水果怎么了？？？
下面我来说一下原因：

首先，不能根据这个类的用途去判断，因为你无法保证List这个类一定是集合（List当然是集合，但如果是Person呢，它是做什么的？只是盛放东西吗？）。
其次，Apple继承自Fruit没错，但List
和List
压根就没有继承的说法，它们是不同的类型（泛型参数类型不同也是不同的类型）：
```
Console.WriteLine(typeof(List<Apple>) == typeof(List<Fruit>));输出为：false
```

所以，我们用List去表示List引发报错很正常！！！

但是，从我们程序员角度来说，这样肯定不方便，那么有没有解决办法呢？
答案：有，它就是协变！

二、什么是协变？
首先，明确一下目的：我们想让List list = new List();这类代码成立！（这行代码肯定不成立，我说的是这类代码）
想要达到我们的目的，肯定是要有规则的：

必须使用接口进行指向，不能使用类：

比如说：我们只能这么写IList<Fruit> list = new List<Apple>();（虽然这样写也报错），不能够这么写List<Fruit> list = new List<Apple>();
为什么不能使用类？因为类里面牵扯到的内容比较多，而下一条规则就说了：方法的入参不能使用泛型参数，所以为了尽量把这种约束的范围变小一点，我们也应该在接口上加规则约束而不是直接在类上（这一点是我猜的）。

这个接口的泛型参数只能用来做接口内方法的返回值，不能用作接口内方法的参数（在泛型参数前加out关键字实现）：

这里从两方面说：
1.允许这个泛型参数做返回值：比如定义接口ITest<out T>，允许T作为接口内方法MethodA的返回值（T MethodA();）。在使用的时候，你用ITest<Fruit>指向ITest<Apple>，那么当调用ITest<Fruit>的方法MethodA的时候你得到的返回类型声明是Fruit，实际上你得到的返回类型是Apple，所以一点问题没有。
2.禁止这个泛型参数做方法的入参：比如定义接口ITest<out T>，允许T作为接口内方法MethodA的入参（void MethodA(T t);）。在使用的时候，你用ITest<Fruit>指向ITest<Apple>，那么当调用ITest<Fruit>的方法MethodA的时候你看到这个方法要求传入一个Fruit，所以你可能传一个
orange（橙子，也继承了Fruit）进去，但人家实际上是ITest<Apple>，要求传入的是Apple，这样肯定说不通！所以泛型参数禁止做方法的入参！

上面说了规则，那么下面来一个实例：

可以看到，我们按照规则在ITest的泛型参数T上加了out后，整个程序腰不酸了、腿不疼了。
事实上，微软在集合的定义上已经考虑到了这一点，看一下IEnumerable的定义：

所以，我们像下面这样写也没有错：

讲到这里，我们可以说一下什么是协变了：
假如有两个类：A和AA，其中AA继承自A，如果此时有一个泛型接口IC，那么可以认为IC能指向IC，即：IC和IC 的关系看着像AA和A的关系一样（只是看着像，并且能单方向转换，但不是继承！！！）。

三、什么是逆变？
逆变和协变是相对的，具体来说：
逆变的目的是：让List test = new List();这类代码成立！（这行代码肯定报错，我说的是这类代码）
你一定认为这疯了，“说一个盛放水果的箱子盛放的是苹果”肯定不对。
但是我们看下面的实例：

上图中的代码是不是颠覆了你的认知？
好吧，这就是逆变：一个可以让你用ITest去指向Test()的存在！
这里还是再说一下逆变的规则：

必须使用接口进行指向，不能使用类：

这一点和协变是一样的。

这个接口的泛型参数只能用来做接口内方法的入参，不能用作接口内方法的返回值（在泛型参数前加in关键字实现）：

这里从两方面说：
1.允许这个泛型参数做方法的入参：比如定义接口ITest<in T>，允许T作为接口内方法MethodA的入参（void SetValue(T t);）。在使用的时候，你用ITest<Apple>指向ITest<Fruit>，那么当你调用ITest<Apple>的方法MethodA的时候你看到这个方法要求传入一个Apple，实际上人家是ITest<Fruit>，人家要求传入的是Fruit，所以这里一点问题没有。
2.禁止这个泛型参数做方法的返回值：比如定义接口ITest<in T>，允许T作为接口内方法MethodA的返回值（T GetValue();）。在使用的时候，你用ITest<Apple>指向ITest<Fruit>，那么当调用ITest<Apple>的方法MethodA的时候你得到的返回类型声明是Apple，但实际上人家是ITest<Fruit>，所以返回的是一个orange（橙子，也继承了Fruit）也说不定，所以你用Apple去接收这个返回值肯定不行的，所以泛型参数禁止做方法的返回值！

四、委托内的协变和逆变
委托中的泛型参数是天然就可以支持协变或逆变中的一种的！

对这句话的理解如下：

如果你这么定义委托：public delegate T GetValue();，那么它天然支持协变（因为T只用来声明返回值），如下代码：

如果你这么定义委托：public delegate void SetValue(T t);，那么它天然支持逆变（因为T只用来做入参），如下代码：

如果你这么定义委托，它既不支持协变，也不支持逆变：public delegate T Deal(T t);（因为T即用来做入参也用来做返回值），如下代码：

其实，在委托中为了更好的表示泛型参数是支持协变还是逆变，最好是定义的时候就用out或in参数进行声明，比如：
public delegate T GetValue();//支持协变
public delegate void SetValue(T t);//支持逆变

微软在Func、Action系列委托中已经为我们做了示范：

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