C#中的协方差有哪些?(或者,协方差:例如)


问题内容

协方差(大致)是在使用它们的复杂类型中 镜像 “简单”类型的 继承 的能力。
例如,我们始终可以将的实例Cat视为的实例Animal。如果ComplexType是协变ComplexType<Cat>ComplexType<Animal>,则可以将A
视为a 。

我想知道:协方差的“类型”是什么,它们与C#有什么关系(是否支持它们?)
代码示例将很有帮助。

例如,一种类型是Java支持的 返回类型covariance ,但C#不支持。

我希望有功能编程知识的人也能加入!


问题答案:

这是我能想到的:

更新资料

阅读了埃里克·利珀特(Eric Lippert)提出的建设性评论和大量文章后,我改善了答案:

  • 更新了数组协方差的残缺性
  • 添加了“纯”委托方差异
  • 从BCL添加了更多示例
  • 添加了指向文章的链接,这些文章深入解释了这些概念。
  • 增加了有关高阶函数参数协方差的全新部分。

返回类型协方差

在Java(> = 5)[1]和C
++中可用[2],但在C#中不支持(Eric
Lippert解释了为什么不这样做以及您可以对此做些什么):

class B {
    B Clone();
}

class D: B {
    D Clone();
}

接口协方差[3] -C#支持

BCL将通用IEnumerable接口定义为协变的:

IEnumerable<out T> {...}

因此,以下示例是有效的:

class Animal {}
class Cat : Animal {}

IEnumerable<Cat> cats = ...
IEnumerable<Animal> animals = cats;

请注意,IEnumerable按定义,is是“只读”的-您不能向其中添加元素。
与此相反,IList<T>可以使用.Add()以下方法修改其定义:

public interface IEnumerable<out T> : ...  //covariant - notice the 'out' keyword
public interface IList<T> : ...            //invariant

*通过方法组
*委托协方差
[4]
-在C#中受支持

class Animal {}
class Cat : Animal {}

class Prog {
    public delegate Animal AnimalHandler();

    public static Animal GetAnimal(){...}
    public static Cat GetCat(){...}

    AnimalHandler animalHandler = GetAnimal;
    AnimalHandler catHandler = GetCat;        //covariance

}

“纯”委托协方差[5 - pre-variance-release article] -在C#中受支持

不带参数但返回某些值的委托的BCL定义是协变的:

public delegate TResult Func<out TResult>()

这允许以下内容:

Func<Cat> getCat = () => new Cat();
Func<Animal> getAnimal = getCat;

数组协方差 -在C#中受支持,
以一种破碎的方式[6]
[7]

string[] strArray = new[] {"aa", "bb"};

object[] objArray = strArray;    //covariance: so far, so good
//objArray really is an "alias" for strArray (or a pointer, if you wish)


//i can haz cat?
object cat == new Cat();         //a real cat would object to being... objectified.

//now assign it
objArray[1] = cat                //crash, boom, bang
                                 //throws ArrayTypeMismatchException

最后- 对于高阶函数,令人惊讶且有些弯腰的
Delegate参数协方差 (是的,这是
方差)。[8]

接受一个参数但不返回任何值的委托人的BCL定义是 不变的

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

忍受我。让我们定义一个马戏团动物训练师-可以告诉他 如何 训练动物(给他一个Action可以和该动物一起工作的动物)。

delegate void Trainer<out T>(Action<T> trainingAction);

我们有培训师的定义,让我们找一个培训师让他上班。

Trainer<Cat> catTrainer = (catAction) => catAction(new Cat());

Trainer<Animal> animalTrainer = catTrainer;  
// covariant: Animal > Cat => Trainer<Animal> > Trainer<Cat>

//define a default training method
Action<Animal> trainAnimal = (animal) => 
   { 
   Console.WriteLine("Training " + animal.GetType().Name + " to ignore you... done!"); 
   };

//work it!
animalTrainer(trainAnimal);

输出证明这可行:

训练Cat忽略您…完成!

为了理解这一点,开个玩笑是有必要的。

一位语言学教授有一天在上课。
他说:“用英语来说,双重否定构成肯定。
但是,没有语言可以使双重否定形成否定。”

房间后面传来一个声音,“是的,对。”

什么 必须做的协方差?

让我尝试一下餐巾纸示范。

an Action<T>是互变的,即它“翻转”类型的关系:

A < B => Action<A> > Action<B> (1)

更改AB上面Action<A>Action<B>并获得:

Action<A> < Action<B> => Action<Action<A>> > Action<Action<B>>

or (flip both relationships)

Action<A> > Action<B> => Action<Action<A>> < Action<Action<B>> (2)

将(1)和(2)放在一起,我们得到:

,-------------(1)--------------.
 A < B => Action<A> > Action<B> => Action<Action<A>> < Action<Action<B>> (4)
         `-------------------------------(2)----------------------------'

但是我们的Trainer<T>代表实际上是Action<Action<T>>

Trainer<T> == Action<Action<T>> (3)

因此我们可以将(4)重写为:

A < B => ... => Trainer<A> < Trainer<B>

-根据定义,它表示Trainer是协变的。

简而言之,应用Action 两次 我们就得到了相反的方差,即类型之间的关系被翻转了 两次 (请参阅(4)),因此我们回到了协方差。