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[Effective C#] 아이템 22: 공변성과 반공변성을 지원하라

공변성과 반공변성

  • 공변성: X → Y 가 가능할 때, C → C 가 가능

  • 반공변성: X → Y 가 가능할 때, C → C 가 가능

  • 불변성: X → Y 가 가능하지만, C → C 와 C → C 모두 불가능

공변성 예시

IEnumerable

MyDerived가 MyBase를 상속했을 때, (MyDerived → MyBase 가 가능) IEnumerable → IEnumerable 이 가능하다.

// MyBase 클래스와 GetEnumerable 메서드를 간단히 정의
public class MyBase
{
    protected int num;

    public MyBase(int num)
    {
        this.num = num;
    }

    public static IEnumerable<MyBase> GetEnumerable()
    {
        for (var i = 0; i < 10; i++)
            yield return new MyBase(i);
    }
}

// MyDerived는 MyBase를 상속받고 GetMyDerviedEnumerable 메서드를 정의
public class MyDerived : MyBase
{
    public MyDerived(int num)
    : base(num)
    {
    }
    public static IEnumerable<MyDerived> GetMyDerivedEnumerable()
    {
        for (var i = 0; i < 10; i++)
            yield return new MyDerived(i);
    }
}

// 간단한 사용 예시
IEnumerable<MyBase> b = MyDerived.GetMyDerivedEnumerable();	// 가능
IEnumerable<MyDerived> a = MyBase.GetEnumerable();			// 컴파일 에러

반공변성 예시

IComparable

MyDerived가 MyBase를 상속했을 때, (MyDerived → MyBase 가 가능) IComparable → IComparable가 가능하다.

// MyBase가 IComparable<MyBase>를 구현
public class MyBase : IComparable<MyBase>
{
    protected int num;

    public MyBase(int num)
    {
        this.num = num;
    }

    public int CompareTo(MyBase other) =>
        num.CompareTo(other.num);
}

// MyDerived가 MyBase를 상속, IComparable<MyDerived>를 구현
public class MyDerived : MyBase, IComparable<MyDerived>
{
    public MyDerived(int num)
    : base(num)
    {
    }

    public int CompareTo(MyDerived other) =>
        num.CompareTo(other.num);
}

// 사용 예시
IComparable<MyDerived> a = new MyBase(1) as IComparable<MyBase>;	// 가능
IComparable<MyBase> b = new MyDerived(1) as IComparable<MyDerived>;	// 컴파일 에러

불변성 예시

IList

MyDerived가 MyBase를 상속했을 때, (MyDerived → MyBase 가 가능) IList → IList 와 IList → IList 모두 불가능하다.

// MyBase 간단히 구현
public class MyBase
{
    protected int num;

    public MyBase(int num)
    {
        this.num = num;
    }
}

// MyBase를 상속한 MyDervied를 간단히 구현
public class MyDerived : MyBase, IComparable<MyDerived>
{
    public MyDerived(int num)
    : base(num)
    {
    }
}

// 사용 예시
IList<MyBase> a = new List<MyDerived>();	// 컴파일 에러
IList<MyDerived> a = new List<MyBase>();	// 컴파일 에러

in / out 데코레이터

제네릭 선언시에 in / out 데코레이터를 사용하면 공변과 반공변을 정의할 수 있다.

공변은 로 정의하고, 반공변은 로 정의한다.

in과 out을 사용하지 않고 로만 정의되었을 경우에는 불변이다.

// IEnumerable<T>는 공변이므로 <out T>로 정의되어 있다.
public interface IEnumerable<out T> : System.Collections.IEnumerable

// IComparable<T>는 반공변이므로 <in T>로 정의되어 있다.
public interface IComparable<in T>

// IList<T>는 불변이므로 <T>로 정의되어 있다.
public interface IList<T> : System.Collections.Generic.ICollection<T>, System.Collections.Generic.IEnumerable<T>

델리게이트

델리게이트의 매개변수를 정의할 때에도 공변 / 반공변을 모두 사용할 수 있다.

메서드의 매개변수 타입은 반공변(in)이고 메서드의 반환 타입은 공변(out)이다.

Func 의 T는 반환 타입이므로 공변이고, Action의 T는 매개변수 타입이므로 반공변이다.

마찬가지로 Func<T, TResult> 의 T는 반공변, TResult는 공변이다.

// 공변
public interface ICovariantDelegates<out T>
{
	T GetAnItem();
	Func<T> GetAnItemLater();
	void GiveAnItemLater(Action<T> whatToDo);
}

// 반공변
public interface IContravariantDelegates<in T>
{
	void ActOnAnItem(T item);
	void GetAnItemLater(Func<T> item);
	Action<T> ActOnAnItemLater();
}

Reference

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