C# 泛型协变与逆变

一、基础：普通类的父子转换（铺垫）

1. 隐式转换（向上转型）

子类对象可以直接赋值给父类变量（隐式转换、安全）

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Bird bird = new Bird();      
Sparrow sp = new Sparrow();

sp = new Sparrow();
bird = sp;   // 隐式转换：子类 → 父类（小范围 → 大范围，安全）

2. 显式强制转换（向下转型）

父类对象不能直接赋值给子类变量，必须强制转换

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// sp = bird; // 直接报错：父类不能隐式转子类
sp = (Sparrow)bird; // 强制转换：父类 → 子类

总结

子类 → 父类：隐式转换（天然支持）

父类 → 子类：必须强制转换

二、核心难点：List<T> 为什么不支持转换？

代码报错原因（必考）

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List<Bird> birds = new List<Bird>();
List<Sparrow> sparrows = new List<Sparrow>();

// birds = sparrows; 【编译报错】

原理

Bird 和 Sparrow 是父子关系，但是 List<Bird> 和 List<Sparrow> 没有任何继承关系！

List 是普通泛型类，不具备协变/逆变能力，所以无法互相赋值。

三、协变（out T）------ 子类泛型 → 父类泛型

1. 协变关键字：out

2. 协变规则（三条铁律）

转换方向：子类泛型 → 父类泛型（正向、向上）
只能用于：泛型接口 / 泛型委托
语法：泛型参数前加 out T

3. 协变经典案例（IEnumerable<out T>）

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// 支持协变：子类集合 → 父类集合
IEnumerable<Bird> birds1 = new List<Sparrow>();

原因：IEnumerable<out T> 接口 T 带 out 协变标识。

4. 委托协变案例（Func 返回值协变）

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// Func<in T, out TResult> 返回值支持协变
Func<int, Sparrow> f1 = a => new Sparrow();
Func<int, Bird> f2 = f1; 
// 协变：Sparrow(子类) 返回值 → Bird(父类) 返回值

5. 常见支持协变的系统接口/委托

IEnumerable<out T>
IReadOnlyList<out T>
IReadOnlyCollection<out T>
Func<out TResult>

四、逆变（in T）------ 父类泛型 → 子类泛型

1. 逆变关键字：in

2. 逆变规则（三条铁律）

转换方向：父类泛型 → 子类泛型（反向、向下）
只能用于：泛型接口 / 泛型委托
作用于：方法输入参数

3. 逆变全套案例

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// 1. Predicate 委托逆变
Predicate<Bird> f3 = a => true;
Predicate<Sparrow> f4 = f3; 
// 逆变：父类泛型 → 子类泛型

// 2. Action 委托逆变
Action<object> f5 = a => { };
Action<Bird> f6 = f5;  

// 3. Func 参数逆变
Func<Bird, int> f7 = a => 10;
Func<Sparrow, int> f8 = f7;

4. 常见支持逆变的系统接口/委托

Action<in T>
Predicate<in T>
IComparer<in T>
IEqualityComparer<in T>

五、既协变又逆变：Func<in T, out TResult>

Func 委托同时拥有两种特性：

参数 in T：支持逆变（父参数 → 子参数）
返回值 out TResult：支持协变（子返回值 → 父返回值）

万能双向转换委托！

六、最终总结对照表（必背）

类型	关键字	转换方向	适用位置
协变	out	子类泛型 → 父类泛型	返回值、集合读取
逆变	in	父类泛型 → 子类泛型	方法输入参数

七、完整可运行基类代码

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public class Bird
{

}
public class Sparrow : Bird
{

}

八、口诀（秒杀面试题）

out协变，子转父；

in逆变，父转子；

List普通不转换，接口委托才支持；

参数in来返回out，双向Func最省事。