協變與逆變：它們在程式設計上有何不同？

深入理解協變與逆變：程式設計的關鍵差異

協變和逆變是程式設計中兩個至關重要的概念，它們定義了函數如何應用於不同類型的對象，從而保證類型安全性和靈活性。

協變：保持賦值相容性

協變適用於保持物件賦值相容性的映射函數。這意味著，如果類型X的對象可以賦值給類型Y的對象，那麼將映射函數應用於X的結果，總是可以賦值給將該函數應用於Y的結果。

例如，考慮一組動物類型，包括Animal、Tiger、Fruit和Banana。透過定義一個從Animal到IEnumerable的映射函數，我們得到以下類型集：

<code>{ Animal, 
  Tiger, 
  Fruit, 
  Banana } → { IEnumerable<animal>, 
  IEnumerable<tiger>, 
  IEnumerable<fruit>, 
  IEnumerable<banana> }</banana></fruit></tiger></animal></code>

在賦值相容性關係下，我們有Tiger ⇒ Animal和Banana ⇒ Fruit。應用映射函數保持了這種相容性，結果是IEnumerable ⇒ IEnumerable和IEnumerable ⇒ IEnumerable。

逆變：反轉賦值相容性關係

與協變不同，逆變反轉了賦值相容性關係。這意味著，如果類型X的對象可以賦值給類型Y的對象，那麼將映射函數應用於Y的結果，可以賦值給將該函數應用於X的結果。

考慮IComparable類型的集合：

<code>{ IComparable<tiger>, 
  IComparable<animal>, 
  IComparable<fruit>, 
  IComparable<banana> } → { IC<tiger>, 
  IC<animal>, 
  IC<fruit>, 
  IC<banana> }</banana></fruit></animal></tiger></banana></fruit></animal></tiger></code>

在C#中，我們觀察到以下相容性關係：

<code>Animal ⇒ Tiger
Tiger ⇒ Tiger
Banana ⇒ Banana
Fruit ⇒ Banana
Fruit ⇒ Fruit</code>

應用映射函數反轉了相容性的方向，結果是IC ⇐ IC，IC ⇐ IC，等等。這種行為確保能夠比較Animal的設備也能比較Tiger，反之則不然。

總結

理解協變和逆變之間的區別對於有效利用程式語言至關重要。協變保持賦值方向，而逆變則反轉它。這些概念允許對各種類型的物件進行高效靈活的操作，從而確保類型安全性和程序正確性。

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