[C#]关于逆变与协变的基本概念和修饰符in与out的意义

协变与逆变的概念

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假如两个类型X和Y具有特殊关系，X类型的每个值都能转换成Y类型。我们将I<X>向I<Y>的转换称为协变转换。反之我们将I<Y>向I<X>的转换称为逆变转换。

简单的举个例子：

List<string> str;
List<Object> obj;

我们知道在C#中所有引用类型都直接或间接地继承自Object类，所有string都可以转换成Object类，因此将str转换成obj是协变转换，反之则为逆变转换。

我们可以简单理解为：

• 由派生类向基类方向转变是协变

• 由基向派生类方向转变是逆变

关于in和out修饰符

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下面用到的三个类：Animal类、Dog类、Cat类。

• 协变：一个Cat[]也是Animal[]
• 逆变：一个Animal[]也是Cat[]
  
  
  
  如果要避免类型错误，并且支持读写操作，那么只有第三种情况是安全的（不允许进行类型转换）,Animal[]并不是总能当作Cat[]，因为当一个客户读取数组并期望得到一个Cat，但Animal[]中包含的可能是个Dog。所以逆变规则是不安全的。
  
  
  
  反之，一个Cat[]也不能被当作一个Animal[]。因为总是可以把一个Dog放到Animal[]中。在协变数组，这就不能保证是安全的，因为背后的存储可以实际是Cat[]。因此协变规则也不是安全的.
  
  
  
  但是，只读数据类型是协变的（也就是说只需要数据只读，那么协变就是安全的），只写数据类型是逆变的（只需要数据只写，那么逆变就是安全的）。

这时候我们的in修饰符和out修饰符就派上用场了：

• 在C#4.0中使用out类型参数修饰符允许协变性，它会导致编译器验证该类型是否真的只作用于“输出”，即只用于方法的返回类型和只读属性的返回类型，永远不用于形参或者属性的赋值方法，如果验证通过则编译器会允许协变操作。
• 在C#4.0中使用in类型参数修饰符允许逆变性，它只是编译器核实类型从未在属性的取值方法（get访问器）中出现，也没有作为方法的返回类型使用，如果检查无误则会允许逆变操作。

关于协变转换的额一些限制

1. 只有泛型接口和泛型委托才可以是协变的。泛型类和结构永远不是协变的。
2. 协变的来源和目标必须是引用类型不能是值类型，也就是说不能一个是object，另一个是int。

3. 接口或委托必须声明为支持协变，编译器必须验证协变所针对的类型参数确实只用在“输出”的位置。

   参考：《C#6.0本质论》、wiki百科——协变与逆变、各种博客。