[C#|Visual Studio] C#: covariance, contravariance

Kiedy metoda korzystające z generycznych parametrów jest kompilowana przez JIT compiler, to CLR bierze jej IL i podmienia argumenty, a następnie tworzy kod specyficzny dla metody operującej na konkretnym typie. W związku z tym CLR wygeneruje osobny kod dla każdej kombinacji metod / parametrów, co nazywane jest code explosion. W związku z tym, konwersje pomiędzy typami o generycznych parametrach wydawać by się mogły technicznie trudne do realizacji. Wraz z C# 4.0 możemy konwertować w dwie strony za pomocą mechanizmów kowariancji i kontrawariancji.

Kowariancja
Typ generyczny z parametrem a może być rzutowany do innego typu z parametrem b jeżeli parametr b jest typem bazowym dla typu a. Słowo kluczowe C# dla kowariancji to out.

internal interface ICovariantable<out T> where T: new ()
{
    T GetValue();
}

public class MyCovariant<T> : ICovariantable<T> where T: new()
{
    public T GetValue()
    {
        return new T();
    }
}

public class SampleClass: object 
{
    public SampleClass()
    {
        
    }
}

Kontrawariancja
Typ generyczny z parametrem a może być rzutowany do innego typu z parametrem b jeżeli parametr a jest typem bazowym dla typu b. Słowo kluczowe C# dla kowariancji to in.

internal interface IContravariantable<in T>
{
    void SetValue(T param);
}

public class MyContravariant<T> : IContravariantable<T>
{
    public void SetValue(T param)
    {
        Console.WriteLine("value was set");
    }
}

static void Main(string[] args)
{
    //Covariance

    var instance1 = new MyCovariant<object>();
    var instance2 = new MyCovariant<SampleClass>();

    ICovariantable<object>[] instances = {instance1, instance2};

    //Contravariance

    var instance3 = new MyContravariant<object>();
    var instance4 = new MyContravariant<SampleClass>();

    IContravariantable<SampleClass>[] instances2 = { instance3, instance4 };

    Console.ReadKey();
}

Jeżeli nie wyspecyfikujemy parametru out dla pierwszego interfejsu, to kompilator zaprotestuje przeciwko umieszczeniu w tablicy drugiego elementu (instance2), natomiast jeżeli nie podamy in, to niedozwolone będzie umieszczenie w drugiej tablicy obiektu instance3.

Często wykorzystywane delegaty Func i Action wykorzystują kowariancję i kontrawariację: parametry wejściowe są typu in, natomiast wartości zwracane (w przypadku Func) są oznaczone jako out.