C#的in/out关键字与协变逆变

C#提供了一组关键字in&out，在泛型接口和泛型委托中，若不使用关键字修饰类型参数T，则该类型参数是不可变的（即不允许协变/逆变转换），若使用in修饰类型参数T，保证“只将T用于输入”，则允许T的逆变转换；若使用out修饰类型参数T，保证“只将T用于输出”，则允许T的协变转换。下面我们解释两个问题：

• 为什么类型参数T仅用于输出时可以进行协变转换？
• 为什么类型参数T仅用于输入时可以进行逆变转换？

//定义两个类型
class Animal {}
class Dog : Animal {}

//定义两个泛型委托
delegate T OutputOnly<T>(); //只将类型参数T用于输出
delegate void ForInput<T>(T obj); //将类型参数T用于输入

//此时协变的含义是：允许将xxx<Dog>类型的委托转换为xxx<Animal>类型的委托

//对于OutputOnly<T>委托：
OutputOnly<Dog> ood = ReturnADog; //一个假设的符合该委托约束条件的方法，返回一个Dog对象
//对委托类型进行协变转换：
OutputOnly<Animal> ooa = ood;
Animal an = ooa.Invoke();
//调用ooa委托时，它期望获取一个Animal对象，而ooa委托实际保存的ReturnADog方法会返回一个Dog对象，
//对于ooa委托来说，它成功获取到了一个Animal对象，所以在仅输出时协变转换是合法的

//对于ForInput<T>委托：
ForInput<Dog> fid = NeedADog; //一个假设的符合该委托约束条件的方法，要求传入一个Dog对象
//对委托类型进行协变转换：
ForInput<Animal> fia = fid;
fia.Invoke(new Animal());
//调用fia委托时，fia根据要求传入一个Animal对象，而此时fia委托实际保存的方法需要一个Dog对象
//所以传入的Animal对象不符合要求。fia委托其实是懵逼的，因为在它看来你要的就是Animal啊，
//它并不知道实际需要的是Dog对象，所以当将参数T用于输入时，协变转换是非法的

//此时逆变的含义是：允许将xxx<Animal>类型的委托转换为xxx<Dog>类型的委托

//对于ForInput<T>委托：
ForInput<Animal> fia = NeedAAnimal; //一个假设的符合该委托约束条件的方法，要求传入一个Animal
//对委托类型进行逆变转换
ForInput<Dog> fid = fia;
fid.Invoke(new Dog());
//调用fid委托时，fid根据要求传入一个Dog对象，而此时fid委托实际保存的方法需要一个Animal对象
//所以fid委托传入的对象符合要求，所以在用于输入时逆变转换是合法的

//对于OutputOnly<T>委托：
OutputOnly<Animal> ooa = ReturnAAnimal; //一个假设的符合该委托约束条件的方法，返回一个Animal
//对委托类型进行逆变转换
OutputOnly<Dog> ood = ooa;
Dog dog = ood.Invoke();
//调用ood委托时，它期望获取一个Dog对象，而ood委托实际保存的ReturnAAnimal方法会返回一个Animal
//所以ood委托等于是被骗了，它想要的根本不是Animal对象，所以在用于输出时逆变转换是非法的

由此可见，仅用于输出时协变转换才合法，仅用于输入时逆变转换才合法，而in&out关键字正是C#语言设计的用来监督用户“你想用协变/逆变可以，但不许瞎搞类型转换”的关键字，可以说是很优秀的一个特性了。