编写高质量代码改善C#程序的157个建议[协变和逆变]

作者:aehyok     分类:.NET技术     时间:2014-06-05     浏览:40     评论:0 来源:博客园

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。

 

 

本文转载自:http://www.cnblogs.com/aehyok/p/3737426.html

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