C# 协变与逆变

第一次接触 C# 的协变和逆变的时候，会有些懵，为什么 in 是逆变呢。“逆”到底和什么方向相反呢?
其实他们解决的问题很简单：解决类型的安全转换.

函数的转换

为了演示，假定现在有两个类， Car 和 Vehicle, 其中 Car 继承 Vehicle.

public class Vehicle
{
    protected int speed = 0;

    public void Run(){
        Console.WriteLine($"Run with speed {speed} m/s");
    }
}

public class Car : Vehicle 
{
    public Car()
    {
        speed = 10;
    }

    public void Honk()
    {
        Console.WriteLine("The car pressed the horn.");
    }
}

假定预定义了一个delegate HandleCar， 函数签名是 (Car car) => void
那我们实现的时候能否可以传入Vehicle？比如： (Vehicle vehicle) => void 吗

原则上是可以的，试想，delegate 在运行的时候会接收一个 Car.
具体实现是 myDelegate 来处理， myDelegate 拿到一个 Car 需要转换成 vehicle, 而 Car 是可以很安全的转换为 Vehicle.
看起来完美，我们“实现”了函数的转换.

public delegate void HandleCar(Car car);
HandleCar myDelegate = (Vehicle vehicle) => vehicle.Run();

逆变

事实上上面的代码会提示无法转换类型，我们必须借助泛型。

Action<Vehicle> handleVe = (Vehicle vehicle) => vehicle.Run();
Action<Car> handleCar = handleVe;  // 逆变成功！
handleCar(new Car());

我们必须显示的告诉编译器，类型 T 是作为参数的，而不是返回结果，所以需要在前面加上 in 关键字。可以看 Action 的源码已经给我们添加了：

public delegate void Action<in T>(T obj);

逆变的概念来自于范畴论，逆是说：Car 属于 Vehicle，但是 Action<Vehicle> 属于 Action<Car>，这个方向相反了。

协变

如果我们思考下可以得知，返回值是和参数相反的，称为协变.

Func<Car> GetCar = () => new Car();
Func<Vehicle> GetVehicle = GetCar; // 协变成功！
Vehicle vehicle = GetVehicle();

总结

我们可以得出几个结论

• 泛型才支持逆变与协变
• 逆变与协变本质是为了类型的安全转换
  • 子类型可以安全的转换为父类型
  • 但是父类型不能安全转为子类型