真会C#?——协变、逆变、不变

什么是协变、逆变、不变

• Covariance协变，当值作为返回值/out输出，例子：

public interface IEnumerable<out T>

• Contravariance逆变，当值作为参数/in输入，例子：

public delegate void Action<in T>

• Invariance不变，当值既是输入又是输出，例子：

public interface IList<T>

• 下面有一个例子：这个例子的string element = strings1[3];语句会报错，若将IList类型的变量换成IEnumerable或跟Action<T>那样赋值就不会出错，因为IEnumerable的泛型只能作为输出，就不会出现从string->object转换的问题，而逆变和不变都会出现这个问题，但IEnumerable就会出现object->string转换问题。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        /**
             * IEnumerable<out T>的泛型类型是作为返回值输出的
             */
        IEnumerable<string> strings = new List<string> { "a", "b", "c" };
        IEnumerable<object> objects = strings;

        /**
             * IList<T>的泛型类型是既作输入也作为输出的，
             * 这里的objects并不能隐式地转换为strings，因为这么做不是安全的，
             * 因为IList的元素是作为输入的，如果能做隐式转换，则代表可以用Add方法
             * 添加一个object，在执行strings[3]就存在向下转换的问题，它原本是一个
             * object，但被当成了一个string，这就导致了类型转换的安全问题,有可能会抛出
             * InvalidCastException异常。
             * 如果你确保你的输入是一个string，那就可以使用显式地把objects进行转换
             */
        IList<string> strings1 = new List<string> { "a", "b", "c" };
        IList<object> objects1 = (IList<object>)strings;
        objects1.Add(new object());
        //这里会抛出InvalidCastException异常，因为string[3]并不是一个字符串
        string element = strings1[3];
        Console.WriteLine(element);
        object o = new object();

        /**
             * Action<in T>的泛型类型是作为参数输入的，
             * 由于string本身就是object，所以objAction能够很自然地转换为Action<string>类型
             * 而反过来则不行，因为object不一定就是string类型。
             */
        Action<object> objAction = obj => Console.WriteLine(obj);
        Action<string> strAction = objAction;
        objAction("Print me");
    }
}

• variance只能出现在接口和委托里面

Variance转换

• Variance转换其实是引用转换的一个例子，引用转换是指，你无法改变其底层的值，只能改变编译时的类型。
• 本体转换：变量从一个类型转换到相同类型的变量

合理的转换

• 如果是从A到B的转换是本体转换或者隐式引用转换，则从IEnumerable<A>到IEnumerable<B>的转换就是合理的：
  1. IEnumerable to IEnumerable
  2. IEnumerable to IEnumerable
  3. IEnumerable to IEnumerable

不合理的转换

• 不合理的转换：
  1. IEnumerable
  2. IEnumerable to IEnumerable
  3. （装箱）IEnumerable to IEnumerable
  4. （数值转换）IEnumerable to IEnumerable

使用Linq进行转换

• 在linq中可以使用Cast方法来对输出进行类型转换，也可以在末端加上输出类型的泛型。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string[] strings = { "a", "ab", "abc" };
        List<object> list1 = strings
            .Where(x => x.Length > 1)
            .Cast<object>()
            .ToList();

        List<object> list2 = strings
            .Where(x => x.Length > 1)
            .ToList<object>();
    }
}

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学习资料：[B站杨旭](