浅析你所不了解的C#协变和逆变

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　原文地址不详，见谅。

MSDN解释如下：
“协变”是指能够使用与原始指定的派生类型相比，派生程度更大的类型。
* a* @' D+ Y. C" G* w“逆变”则是指能够使用派生程度更小的类型。
解释的很正确，大致就是这样，不过不够直白。
1 L  ~) F3 e( I6 |直白的理解：
“协变”->”和谐的变”->”很自然的变化”->string->object :协变。
“逆变”->”逆常的变”->”不正常的变化”->object->string 逆变。
7 s7 T1 h, X# ]上面是个人对协变和逆变的理解，比起记住那些派生，类型，原始指定,更大，更小之类的词语，个人认为要容易点。
下面是一则笑话：
一个星期的每一天应该这样念:
& 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 = 福来day；
: l7 j, f* X/ e星期六 = 洒脱day；
5 d! y% u: C- E' m星期天 = 伤day
" \) `! P% Z1 c  s' |8 _! C为了演示协变和逆变，以及之间的区别，请创建控制台程序CAStudy，手动添加两个类：

因为是演示，所以都是个空类，只是有一点记住Dog 继承自Animal。所以Dog变成Animal 就是和谐的变化(协变),而如果Animal 变成Dog就是不正常的变化(逆变)
1 k4 |% l& D9 \* C/ F. _( Y在Main函数中输入：
: W7 C6 d  f; s+ a
) [$ [2 Y8 R; q) r+ C5 |因为Dog继承自Animal，所以Animal aAnimal = aDog; aDog 会隐式的转变为Animal。但是List<Dog> 不继承List<Animal> 所以出现下面的提示：

8 S' I0 j3 ?+ G% |* Q6 z如果想要转换的话，应该使用下面的代码：

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

可以看到一个lstDogs 变成lstAnimal 是多么复杂的操作了。
+ g2 J; \) Q& {; |* V* j正因如此，所以微软新增了两个关键字：Out,In,下面是他们的msdn解释：


5 h# h; E& z8 U- `% X& Q, b协变的英文是：“covariant”，逆变的英文是：“Contravariant”
3 x0 {7 w$ C  j( b: Y1 s为什么Microsoft选择的是”Out” 和”In” 作为特性而不是它们呢？
6 J* M2 V' m7 B我个人的理解：因为协变和逆变的英文太复杂了，并没有体现协变和逆变的不同，但是out 和 in 却很直白。out: 输出(作为结果),in:输入(作为参数)。所以如果有一个泛型参数标记为out,则代表它是用来输出的，只能作为结果返回，而如果有一个泛型参数标记为in,则代表它是用来输入的，也就是它只能作为参数。目前out 和in 关键字只能在接口和委托中使用，微软使用out 和 in 标记的接口和委托大致如下：


先看下第一个IEnumerable<T>

! I' h4 h2 H7 o" t和刚开始说的一样，T 用out 标记，所以T代表了输出，也就是只能作为结果返回。
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;  
• }

因为T只能做结果返回，所以T不会被修改，编译器就可以推断下面的语句强制转换合法，所以
' R5 M' k2 V: P; b" W0 ?8 Q3 ?' ^

• IEnumerable<Animal> someAnimals = someDogs;

可以通过编译器的检查，反编译代码如下：
( T, d, }/ o$ X: z0 O% V' C
虽然通过了C#编译器的检查，但是il 并不知道协变和逆变，还是得乖乖的强制转换。在这里我看到了这句话：

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

那么是不是可以List<Animal> lstAnimal3 = (List<Animal>)lstDogs; 呢？
8 N) y2 y3 h; `% O想要回答这个问题需要在回头看看Clr via C# 关于泛型和接口的章节了，我就不解释了，答案是不可以。上面演示的是协变，接下来要演示下逆变。为了演示逆变，那么就要找个in标记的接口或者委托了，最简单的就是：

- X8 x2 p9 T* [, n: Z3 _在Main函数中添加：
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 => {/*让动物叫*/ });  
• Action<Dog> actionDog = actionAnimal;  
• actionDog(aDog);
  4 ^* T8 Q3 R! x+ {

很明显actionAnimal 是让动物叫，因为Dog是Animal，那么既然Animal 都能叫，Dog肯定也能叫。
# U  w& H4 ]8 QIn 关键字：逆变，代表输入，代表着只能被使用，不能作为返回值，所以C#编译器可以根据in关键字推断这个泛型类型只能被使用，所以Action<Dog> actionDog = actionAnimal;可以通过编译器的检查。
再次演示Out关键字：添加两个类：

" 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

因为out 关键字，所以下面的代码可以通过编译
' y1 G2 s7 \3 A' k

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

将上面的两个类修改为：
! 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

编译：
# _4 T2 X; R# `5 x, v  p  Z/ L7 u
, }2 g. [0 W/ G因为T被out修饰，所以T只能作为参数。同样修改两个类如下：
$ 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

这一次使用in关键字。编译：

, y( a5 G6 q! K" M因为用in关键字标记，所以T只能被使用，不能作为返回值。最后修改代码为：
, ^. 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

编译成功，因为in代表了逆变，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

可以编译成功！。
% Z8 f( ~. v+ `1 D: o. Y0 Q8 X! g