Pull to refresh

Новые возможности C# 4.0. Часть 3: Ковариантность обобщений

Reading time 3 min
Views 15K
Original author: Justin Etheredge
Когда обобщения(generic) пришли к нам вместе с C# 2.0, они стали одной из лучших возможностей в этом языке. Те, кто когда-либо создавал классы строготипизированных коллекций в C# 1.0 знает, насколько они упростили нам жизнь и уменьшили количество кода. Единственная проблема заключалась в том, что обобщенные типы не следовали тем же правилам наследования, которые были в силе для обычных типов.

Начнем, пожалуй с определения двух простых классов, которые мы будем использовать в этой статье:
  1. public class Shape
  2. {
  3. }
  4.  
  5. public class Circle : Shape
  6. {
  7. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
Это классическая иерархия классов, которая пока ничего конкретного не делает, но это нам сейчас и не нужно. Теперь определим dummy-класс, который может быть контейнером для любого типа.
  1. public interface IContainer<T>
  2. {
  3.   T GetItem();
  4. }
  5.  
  6. public class Container<T>: IContainer<T>
  7. {
  8.   private T item;
  9.  
  10.   public Container(T item)
  11.   {
  12.     this.item = item;
  13.   }
  14.  
  15.   public T GetItem()
  16.   {
  17.     return item;
  18.   }
  19. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
У нас есть иерархия и контейнер. Теперь посмотрим на то, что мы сейчас не можем делать в текущей версии C# — 3.0.
  1. static void Main(string[] args)
  2. {      
  3.   IContainer<Shape> list = GetList();
  4. }
  5.  
  6. public static IContainer<Shape> GetList()
  7. {
  8.   return new Container<Circle>(new Circle());
  9. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
У нас есть метод GetList, у которого тип возращаемого значения определен как IContainer<Shape>, а возвращает он Container<Circle>. Так как Circle наследуется от Shape, а Container реализует интерфейс IContainer может показаться, что это сработает. Но, как вы догадались, C# 3.0 на это не способен.

В C# 4.0 у нас есть путь заставить это работать — нам нужно просто добавить ключевое слово out к параметру-типу в нашем определении интерфейса IContainer (замечу, что ковариантность в C# 4.0 ограничена интерфейсами и делегатам).
  1. public interface IContainer<out T>
  2. {
  3.   T GetItem();
  4. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
Данная конструкция говорит компилятору, что тип T ковариантен, что означет то, что любой IContainer<T> будет принимать любой тип эквивалентный или более конкретный, чем T. Как мы видели выше, типом возвращаемого значения был IContainer<Shape>, но если мы поставим параметр out к нашему интерфейсу, то мы легко сможем вернуть и IContainer<Circle>.Так почему же решено использовать ключевое слово out? Все потому, что когда вы определяете параметр-тип как ковариантный вы сможете только вернуть этот тип из интерфейса. Например такая контрукция недопустима:
  1. public interface IContainer<out T>
  2. {
  3.   void SetItem(T item);
  4.   T GetItem();
  5. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
Но почему это не будет работать? Ответ на самом деле очень прост — безопасность типов. Давайте посмотрим на последствия того, что мы сделали:
  1. static void Main(string[] args)
  2. {
  3.   IContainer<Shape> container = new Container<Circle>();
  4.   SetItem(container);
  5. }
  6.  
  7. public static void SetItem(IContainer<Shape> container)
  8. {
  9.   container.SetItem(new Square()); // BOOM!!!
  10. }
* This source code was highlighted with Source Code Highlighter.
Так как T ковариантен и, поэтому, мы можем присвоить Container<Circle> к переменной типа IContainer<Shape>, передав его дальше в наш статический метод SetItem, который принимает параметр типа IContainer<Shape> и, затем мы берем этот парметр и пытаемся добавить переменную типа Square в него. Кажется, что все верно — тип параметра IContainer<Shape> и это дает нам право добавить в него Square. Неверно. Это выражение «взорвется», так как мы пытаемся добавить Square в контейнер, который держит Circle. Поэтому, ключевым словом out, они ограничили ковариантность только одним направлением.

Вам, наверное, интересно как это все реализовано в CLR 4.0? В реализации нет нужды. Обобщенные типы работали в CLR 2.0 и они уже позволяли подобное поведение. Так как C# пытался сохранить безопасность типов — нам такое не дозволялось, но CLR справляется с этим на раз. И, небольшая ремарка — массивы в C# позволяют такое поведение, так что попробуйте. Я надеюсь, что вам понравилась эта статья и новая в этой серии не за горами!

Перевод статьи C# 4.0 New Features Part 3 — Generic Covariance

Кросспост из моего блога

Tags:
Hubs:
+34
Comments 26
Comments Comments 26

Articles