协变和逆变

May 22, 2023

此处参考 C# ：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/covariance-contravariance/

C#

协变与逆变

在 C# 中，协变和逆变能够实现数组类型、委托类型和泛型类型参数的隐式引用转换。

协变保留分配兼容性，逆变则与之相反。

// 分配兼容性
string str = "test";
// 派生程度更大 的类型可分配（赋值）给 派生程度更小 的类型
object obj = str;

// 协变
IEnumerable<string> strings = new List<string>();
// 实例化为 派生程度更大 的类型参数，被分配给实例化为 派生程度更小 的类型参数
// 分配兼容性被保留(preserved)了（即：能将 派生程度更大 的类型分配给 派生程度更小 的类型）
IEnumerable<object> objects = strings;
//                     |         |
//                less derived   |
//                          more derived

// 逆变
// 假设下列方法是类中的方法
static void SetObject(object o) { }
Action<object> actObject = SetObject;
// 派生程度更小 类型参数实例化的对象，被分配给 派生程度更大 类型参数实例化的对象
// 分配兼容性被逆转(reversed)了（即：能将 派生程度更小 的类型分配给 派生程度更大 的类型）
Action<string> actString = actObject;
//                  |          |
//             more derived    |
//                        less derived

MoreDerived = 更具体
LessDerived = 更抽象
MoreDerived extends LessDerived
LessDerived super MoreDerived

返回派生程度更大的类型的方法（协变）
接受具有派生程度更小的类型的参数的方法（逆变）

static object GetObject() { return null; }
static void SetObject(object obj) { }

static string GetString() { return ""; }
static void SetString(string str) { }

static void Test()
{
    // 协变。
    // 委托类型的返回类型是 object，但该委托类型也接受返回 string 的委托类型
    Func<object> del = GetString;
    // 注：一个函数返回的值更具体，这个值就可以被分配给更抽象的类型

    // 逆变。
    // 委托类型的参数是 string 类型，但该委托类型也接受参数为 object 的委托类型
    Action<string> del2 = SetObject;
    // 注：一个函数能使用一个更抽象的参数就能使用更具体的参数
}

变体泛型接口

https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/covariance-contravariance/creating-variant-generic-interfaces

可通过对泛型类型参数使用 in 和 out 关键字来声明变体泛型接口

协变

可以使用 out 关键字将泛型类型参数声明为协变。
协变类型必须满足以下条件：

类型仅用作接口方法的返回类型，不用作方法的参数类型。
下例演示了此要求，其中类型 R 为声明的协变。

interface ICovariant<out R>
{
    R GetSomething();
    // 下列声明将导致编译错误
    // void SetSomething(R sampleArg);

    // 此规则有一个例外。 如果具有用作方法参数的逆变泛型委托，则可将类型用作该委托的泛型类型参数
    void DoSomething(Action<R> callback);
}

类型不用作接口方法的泛型约束。
下面的代码阐释了这一点。

interface ICovariant<out R>
{
    // 下列声明将导致编译错误
    // 因为只能在泛型参数中哦使用 逆变 或 不变 类型
    // void DoSomething<T>() where T : R;
}

逆变

可以使用 in 关键字将泛型类型参数声明为逆变。
逆变类型只能用作方法参数的类型，不能用作接口方法的返回类型。
逆变类型还可用于泛型约束。
以下代码演示如何声明逆变接口，以及如何将泛型约束用于其方法之一。

interface IContravariant<in A>
{
    void SetSomething(A sampleArg);
    void DoSomething<T>() where T : A;
    // 下列声明将导致编译错误
    // A GetSomething();
}

此外，还可以在同一接口中同时支持协变和逆变，但需应用于不同的类型参数，如以下代码示例所示。

interface IVariant<out R, in A>
{
    R GetSomething();
    void SetSomething(A sampleArg);
    R GetSetSomethings(A sampleArg);
}

Typescript

参见：https://github.com/microsoft/TypeScript/pull/48240

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