.NET 4.0 “Covariance”和“Contravariance”趣话

面向对象的程序中，我们知道基类变量可以引用子类对象，比如List<T>派生自IEnumerable<T>，所以，以下这句绝无问题：

    IEnumerable<Parent> P = new List<Parent>();

         现在假设Parent类有一个子类，取名Child。

    class Parent   {    }

    class Child : Parent

    {    }

         请看以下“错误的”代码：

    IEnumerable<Parent> P = new List<Child>();

         虽然基类变量可以引用子类对象，但上述代码在.NET 4.0之前无法通过编译。

         现在有趣的事情发生了，你会发现，同样的代码在.NET 4.0和Visual Studio 2010中则可以顺利通过编译。

         这是怎么回事？

         请看一下IEnumerable<T >的声明：

    public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable

    {

        IEnumerator<T> GetEnumerator();

    }

         这里面多了一个“神秘”的out关键字。正是因为它，才发生那些过去不可能发生的情况。

         在.NET 4.0中，如果一个泛型接口（或泛型委托）的类型参数前有一个out关键字，那么，此类型参数“子类/父类对象通吃”。这种特性称为“Covariance”。

         再来看.NET基类库中的泛型委托Action<T>的定义：

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

         请注意其中有一个“in”关键字，由于前面看到了“out”的介绍，敏感的读者一定会估计这个“in”里可能有点名堂，来看个例子。

         以下代码定义了一个接收基类Parent对象的方法：

    static void ParentFunc(Parent p)

    {

        //……（代码略）

    }

         我们发现，在.NET4.0中，此方法可以传给一个以子类Child作为类型参数的Action委托!

    Action<Child> del = ParentFunc;

         由此我们知道，在.NET 4.0中，如果一个泛型委托（或泛型接口）的类型参数前有一个in关键字，那么，“定义为子类型的in类型参数可以接收对应位置的定义为父类型参数的方法”，这句话实在是太别扭了，但请读者原谅我的汉语水平。

         这种特性被称为“Contravariance”。

提示： 

       别问我“Covariance”和“Contravariance”和这两个词如何翻译，我也不知道，大家等着中文MSDN出来，看看微软的牛人们怎么将这两个词翻译为汉语吧。

         为便于记忆，可以总结为两句话：

    类型参数前有“in”的，基类可以传入给子类，叫“Contravariance”。

    类型参数前有“out”的，子类可以传出给父类，叫“Covariance”。

         比较“变态”的是有些委托可以同时“in”和“out”，请看.NET基类库中的Func<T,TResult>的定义：

    public delegate TResult Func<in T, out TResult>(T arg);

         于是，我们可以写出以下完全正确但却让人“昏菜”的代码：

    Func<Child, Parent> func = MyFunc;

         其中，MyFunc方法定义如下：

        static Child MyFunc(Parent p)

        {

            return p as Child;

        }

      警告：

       在实际开发中别写这样的代码，如果你这么做了，我担保你一定会被需要维护你代码的同事痛扁一顿！

         依据上述原则，你完全可以使用in和out关键字定义支持“Covariance”和“Contravariance”特性的泛型接口与泛型委托。

示例程序定义了一个键盘和鼠标事件响应函数：

    private void MultiHandler(object sender, System.EventArgs e)

    {

        if (e is KeyEventArgs)

            lblInfo.Text = string.Format("您敲了{0}键",

                (e as KeyEventArgs).KeyCode.ToString());

        if(e is MouseEventArgs)

            lblInfo.Text = "您按了鼠标上的键";

        }

         示例程序的奇特之处在于，此函数可以直接挂接到按钮的KeyDown和MouseClick事件上!

    btnTestCovariance.MouseClick += MultiHandler;

    btnTestCovariance.KeyDown += MultiHandler;

         让我们分析一下“后台”到底发生了什么事情。

         首先，我们注意到MouseClick事件和KeyDown事件的参数拥有以下继承关系：