协方差(大致(是使用它们的复杂类型中镜像"简单"类型继承的能力。
例如,我们总是可以将Cat
的实例视为Animal
的实例。如果复杂类型是协变的,则ComplexType<Cat>
可以被视为ComplexType<Animal>
。
我想知道:协方差的"类型"是什么,它们与 C# 有何关系(它们是否受支持?
代码示例会有所帮助。
例如,一种类型是返回类型协方差,Java 支持,但不支持 C#。
我希望有函数式编程的人也能插话!
这是我能想到的:
更新
在阅读了Eric Lippert指出(和撰写(的建设性评论和大量文章后,我改进了答案:
- 更新了数组协方差的损坏性
- 添加了"纯"委托方差
- 添加了来自 BCL 的更多示例
- 添加了指向深入解释概念的文章的链接。
- 添加了关于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++ [2]
中可用,在 C# 中不受支持(Eric Lippert 解释了为什么不支持以及您可以做些什么(:
class B {
B Clone();
}
class D: B {
D Clone();
}
接口协方差[3]
- 在 C# 中受支持
BCL 将泛型IEnumerable
接口定义为协变:
IEnumerable<out T> {...}
因此,以下示例有效:
class Animal {}
class Cat : Animal {}
IEnumerable<Cat> cats = ...
IEnumerable<Animal> animals = cats;
请注意,根据定义,IEnumerable
是"只读的",您无法向其添加元素。
与可以修改的IList<T>
定义形成对比,例如使用 .Add()
:
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
不带参数并返回某些内容的委托的 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,以中断的方式[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 - 令人惊讶且有点令人费解
委托参数协方差(是的,这就是协方差( - 用于高阶函数。 [8]
接受一个参数且不返回任何内容的委托的 BCL 定义是逆变的:
public delegate void Action<in T>(T obj)
请耐心等待。让我们定义一个马戏团的动物训练师——可以告诉他如何训练动物(通过给他一个与该动物一起工作的Action
(。
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工作。
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);
输出证明这是有效的:
训练猫不理你...做!
为了理解这一点,需要开个玩笑。
有一天,一位语言学教授正在给他的班级讲课。
。
"在英语中,"他说,"双重否定形成积极。
然而,"他指出,"没有任何语言可以形成双重积极一个声音从房间后面传来,"对,对。
这与协方差有什么关系?!
让我尝试一个餐巾纸后面的演示。
Action<T>
是逆变的,即它"翻转"了类型的关系:
A < B => Action<A> > Action<B> (1)
使用Action<A>
和Action<B>
更改上述A
和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,我们有:
,-------------(1)--------------.
A < B => Action<A> > Action<B> => Action<Action<A>> < Action<Action<B>> (4)
`-------------------------------(2)----------------------------'
但是我们的Trainer<T>
代表实际上是一个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,这意味着训练器是协变的。
简而言之,应用两次Action
,我们得到逆方差,即类型之间的关系被翻转两次(见(4((,所以我们回到协方差。
这最好用更通用的结构类型来解释。考虑:
- 元组类型:(T1、T2(,一对类型 T1 和 T2(或更一般地说,n 元组(;
- 函数类型:T1 -> T2,参数类型为 T1 且结果为 T2 的函数;
- 可变类型:Mut(T(,一个包含 T 的可变变量。
元组在其两种分量类型中都是协变的,即 (T1, T2( <(U1, U2( iff T1 在 T 中是双变的,因为它实际上没有被使用。interface E<T> { Int f(Int) }
泛型类型使用了使用站点方差的概念:在每个使用站点指定所需的方差。这就是为什么Java程序员需要熟悉所谓的PECS规则。是的,它笨拙,已经受到了很多批评。