编写高质量代码改善C#程序的157个建议[协变和逆变]

前言

本文已更新至http://www.cnblogs.com/aehyok/p/3624579.html 。本文主要学习记录以下内容：

　　建议42、使用泛型参数兼容泛型接口的不可变性

　　建议43、让接口中的泛型参数支持协变

　　建议44、理解委托中的协变

　　建议45、为泛型类型参数指定协变

建议42、使用泛型参数兼容泛型接口的不可变性

让返回值类型返回比声明的类型派生程度更大的类型，就是“协变”。协变不是一种新出现的技术，在以往的编码中，我们已经在不自觉地使用协变。以下的代码就是一个不自觉应用协变的例子：

    class Employee
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    class Programmer : Employee
    { 

    }
    class Program
    {
        public Employee GetAEmployee(string name)
        {
            Console.WriteLine("我是雇员："+name);
            return new Programmer() { Name = name };
        }
        static void Main(string[] args)
        {

        }
    }

Programmer是Employee的子类，所以一个Programmer对象也就是一个Employee对象。方法GetAEmployee返回一个Programmer的对象，也就是相当于返回了一个Employee对象。正是因为在FCL4.0以前的版本中，协变是如此自然的一种应用，所以我们很有可能写出这样的代码：

    class Employee
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    class Programmer : Employee
    { 

    }

    interface ISalary<T>
    {
        void Pay();
    }

    class BaseSalaryCounter<T> : ISalary<T>
    {

        public void Pay()
        {
            Console.WriteLine("Pay base salary");
        }
    }

接下来看一下Main函数中的调用：

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ISalary<Programmer> s = new BaseSalaryCounter<Programmer>();
            PrintSalary(s);
        }

        static void PrintSalary(ISalary<Employee> s)
        {
            s.Pay();
        }
    }

咋眼一看，问题应该不大，不过编译器却出现了错误。

编译器对于接口和委托类型参数的检查是非常严格的，除非用关键字out特别声明（这个会在下一个建议中进行阐述），不然这段代码只会编译失败，要让PrintSalary完成需求，我们可以使用泛型类型参数：

        static void Main(string[] args)
        {
            ISalary<Programmer> s = new BaseSalaryCounter<Programmer>();
            PrintSalary(s);
        }

        static void PrintSalary<T>(ISalary<T> s)
        {
            s.Pay();
        }

可能有人会注意到，本建议开头处指出“协变”是针对返回值而言的，但是所举的这个例子却并没有体现“返回值”这个概念。实际上，只要泛型类型参数在一个接口声明中不被用来作为方法的输入参数，我们都可姑且把它堪称是“返回值”类型的。所以，本建议中这种模式是满足“协变”的定义的。但是，只要将T作为输入参数，便不满足“协变”的定义了。

建议43、让接口中的泛型参数支持协变

除了建议42中提到的使用泛型参数兼容泛型接口的不可变性外，还有一种办法就是为接口中的泛型声明加上out关键字来支持协变，如下所示：

namespace ConsoleApplication10
{
    class Employee
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    class Programmer : Employee
    { 

    }

    interface ISalary< out T>
    {
        void Pay();
    }

    class BaseSalaryCounter<T> : ISalary<T>
    {

        public void Pay()
        {
            Console.WriteLine("Pay base salary");
        }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ISalary<Programmer> s = new BaseSalaryCounter<Programmer>();
            PrintSalary(s);
        }

        static void PrintSalary(ISalary<Employee> s)
        {
            s.Pay();
        }
    }
}

out关键字是FCL4.0中新增的功能，它可以在泛型接口和委托中使用，用来让类型参数支持协变性。通过协变，可以使用比声明的参数派生类型更大的参数。通过以上的例子我们应该能理解这种应用。

FCL4.0对多个接口进行了修改以支持协变，如IEnumerable<out T>、IEnumerator<out T>、IQueryable<out T>等。由于IEnumerable<out T>现在支持协变，所以上段代码在FCL4.0中能运行得很好。

在我们自己的代码中，如果要编写泛型接口，除非确定该接口中的泛型参数不涉及变体，否则都建议加上out关键字。协变增大了接口的使用范围，而且几乎不会带来什么副作用。

建议44、理解委托中的协变

委托中的泛型变量天然是部分支持协变的。为什么说是“部分支持协变”呢？来看一下下面的例子：

    class Employee
    {
        public string Name { get; set; }
    }

    class Manager:Employee
    {

    }

    class Program
    {
        public delegate T GetEmployeeHandler<T>(string name);
        static void Main(string[] args)
        {
            GetEmployeeHandler<Employee> getAEmployee = GetAManager;
            Employee e = getAEmployee("Mike");
            Console.ReadLine();
        }

        static Manager GetAManager(string name)
        {
            Console.WriteLine("我是经理：" + name);
            return new Manager() { Name = name };
        }

        static Employee GetAEmployee(string name)
        {
            Console.WriteLine("我是雇员："+name);
            return new Employee() {Name=name };
        }
    }

上文中，方法GetAManager返回的是一个Manager,但是在使用中，其实是将其赋值给了一个泛型参数为Employee的委托变量。我们也许会认为委托中的泛型变量不再需要out关键字，这是错误的理解。因为存在下面这样一种情况，所以编译报错：

要让上面的代码编译通过，同样需要为委托中的泛型参数指定out关键字：

public delegate T GetEmployeeHandler< out T>(string name);

除非考虑到该委托声明肯定不会用于可变性，否则，为委托中的泛型参数指定out关键字将会拓展该委托的应用，建议在实际的编码工作中永远这样使用，实际上，FCL4.0中的一些委托声明已经用out关键字来让委托支持协变了，如我们常常会使用到的：

public delegate TResult Func<out TResult>();

建议45、为泛型类型参数指定协变

逆变是指方法的参数可以是委托或泛型接口的参数类型的基类。FCL4.0中支持逆变的常用委托有：

Func<in T,out TResult>

Predicate<in T>

常用泛型接口有：

ICompare<in T>

下面的例子演示了泛型类型参数指定逆变所带来的好处：

    public interface IMyComparable<in T>
    {
        int Compare(T other);
    }

    public class Employee:IMyComparable<Employee>
    {
        public string Name { get; set; }

        public int Compare(Employee other)
        {
            return Name.CompareTo(other.Name);
        }
    }

    public class Programmer:Employee,IMyComparable<Programmer>
    {
        public int Compare(Programmer other)
        {
            return Name.CompareTo(other.Name);
        }
    }

    public class Manager : Employee
    { 

    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Programmer p = new Programmer() { Name = "Mike" };
            Manager m = new Manager() { Name = "aehyok" };
            Test(p, m);
        }

        static void Test<T>(IMyComparable<T> t1, T t2)
        {
            //省略
        }
    }

在上面的这个例子中，如果不为接口IMyComparable的泛型参数T指定in关键字，将会导致Test(p,m)编译错误。由于引入了接口的逆变性，这让方法Test支持了更多的应用场景。在FCL4.0之后版本的实际编码中应该始终注意这一点。

英语小贴士

1、Then, please give me a new reservation.——那么，请帮我重新订位。

2、Sorry, this flight is full.——抱歉，这班飞机已客满。

3、What is the possibility of my gettinga seat if I wait?——若是我在此等候，有机位的机率有多大?

4、When will the next flight to Los Angeles leave?——下一班飞往洛杉机的班机何时起飞?

5、The day after tomorrow, Friday.——后天，星期五。

6、That will be fine. What's the flight number and departure time?——太好了。请告诉我班机号码与起飞时间?

7、What is the fare?——费用多少?

作者：aehyok

出处：http://www.cnblogs.com/aehyok/

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