6.4 泛型接口
使用泛型可以定义接口，在接口中定义的方法可以带泛型参数。在链表的示例中，就实现了IEnumerable<out T>接口，它定义了GetEnumerator()方法，以返回IEnumerator<out T>。.NET为不同的情况提供了许多泛型接口，例如，IComparable<T>、ICollection<T>和IExtensibleObject<T>。同一个接口常常存在比较老的非泛型版本，例如，.NET 1.0有基于对象的IComparable接口。IComparable<in T>基于一个泛型类型：
public interface IComparable<in T>
{
int CompareTo(T other);
}
注意：不要混淆用于泛型参数的in和out关键字。参见“协变和抗变”一节。
比较老的非泛型接口IComparable需要一个带CompareTo()方法的对象。这需要强制转换为特定的类型，例如，Person类要使用LastName属性，就需要使用CompareTo()方法：
public class Person: IComparable
{
public int CompareTo(object obj)
{
Person other = obj as Person;
return this.lastname.CompareTo(other.LastName);
}
//
实现泛型版本时，不再需要将object的类型强制转换为Person：
public class Person: IComparable<Person>
{
public int CompareTo(Person other) => LastName.CompareTo(other.LastName);
//...
6.4.1 协变和抗变
在．NET 4之前，泛型接口是不变的。.NET 4通过协变和抗变为泛型接口和泛型委托添加了一个重要的扩展。协变和抗变指对参数和返回值的类型进行转换。例如，可以给一个需要Shape参数的方法传送Rectangle参数吗？下面用示例说明这些扩展的优点。
在．NET中，参数类型是协变的。假定有Shape和Rectangle类，Rectangle派生自Shape基类。声明Display()方法是为了接受Shape类型的对象作为其参数：
public void Display(Shape o) { }
现在可以传递派生自Shape基类的任意对象。因为Rectangle派生自Shape，所以Rectangle满足Shape的所有要求，编译器接受这个方法调用：
var r = new Rectangle { Width= 5, Height=2.5 };
Display(r);
方法的返回类型是抗变的。当方法返回一个Shape时，不能把它赋予Rectangle，因为Shape不一定总是Rectangle。反过来是可行的：如果一个方法像GetRectangle()方法那样返回一个Rectangle，
public Rectangle GetRectangle();
就可以把结果赋予某个Shape：
Shape s = GetRectangle();
在．NET Framework 4版本之前，这种行为方式不适用于泛型。自C# 4以后，扩展后的语言支持泛型接口和泛型委托的协变和抗变。下面开始定义Shape基类和Rectangle类(代码文件Variance/Shape.cs和Rectangle.cs)：
public class Shape
{
public double Width { get; set; }
public double Height { get; set; }
public override string ToString() => $"Width: {Width}, Height: {Height}";
}
public class Rectangle: Shape
{
}
6.4.2 泛型接口的协变
如果泛型类型用out关键字标注，泛型接口就是协变的。这也意味着返回类型只能是T。接口IIndex与类型T是协变的，并从一个只读索引器中返回这个类型(代码文件Variance/IIndex.cs)：
public interface IIndex<out T>
{
T this[int index] { get; }
int Count { get; }
}
IIndex<T>接口用RectangleCollection类来实现。RectangleCollection类为泛型类型T定义了Rectangle：
注意：如果对接口IIndex使用了读写索引器，就把泛型类型T传递给方法，并从方法中检索这个类型。这不能通过协变来实现——泛型类型必须定义为不变的。不使用out和in标注，就可以把类型定义为不变的(代码文件Variance/RectangleCollection)。
public class RectangleCollection: IIndex<Rectangle>
{
private Rectangle[] data = new Rectangle[3]
{
new Rectangle { Height=2, Width=5 },
new Rectangle { Height=3, Width=7 },
new Rectangle { Height=4.5, Width=2.9 }
};
private static RectangleCollection _coll;
public static RectangleCollection GetRectangles() =>
_coll ? ? (coll = new RectangleCollection());
public Rectangle this[int index]
{
get
{
if (index < 0 || index > data.Length)
throw new ArgumentOutOfRangeException("index");
return data[index];
}
}
public int Count => data.Length;
}
注意：RectangleCollection.GetRectangles()方法使用了本章后面将会介绍的合并运算符(coalescing operator)。如果变量col1为null，那么将会调用运算符的右侧，以创建RectangleCollection的一个新实例，并将其赋给变量col1。之后，会从GetRectangles()方法中返回变量col1。这个运算符详见第8章。
RectangleCollection.GetRectangle()方法返回一个实现IIndex<Rectangle>接口的RectangleCollection类，所以可以把返回值赋予IIndex<Rectangle>类型的变量rectangle。因为接口是协变的，所以也可以把返回值赋予IIndex<Shape>类型的变量。Shape不需要Rectangle没有提供的内容。使用shapes变量，就可以在for循环中使用接口中的索引器和Count属性(代码文件Variance/Program.cs)：
public static void Main()
{
IIndex<Rectangle> rectangles = RectangleCollection.GetRectangles();
IIndex<Shape> shapes = rectangles;
for (int i = 0; i < shapes.Count; i++)
{
WriteLine(shapes[i]);
}
}
6.4.3 泛型接口的抗变
如果泛型类型用in关键字标注，泛型接口就是抗变的。这样，接口只能把泛型类型T用作其方法的输入(代码文件Variance/IDisplay.cs)：
public interface IDisplay<in T>
{
void Show(T item);
}
ShapeDisplay类实现IDisplay<Shape>，并使用Shape对象作为输入参数(代码文件Variance/ShapeDisplay.cs)：
public class ShapeDisplay: IDisplay<Shape>
{
public void Show(Shape s) =>
WriteLine($"{s.GetType().Name} Width: {s.Width}, Height: {s.Height}");
}
创建ShapeDisplay的一个新实例，会返回IDisplay<Shape>，并把它赋予shapeDisplay变量。因为IDisplay<T>是抗变的，所以可以把结果赋予IDisplay<Rectangle>，其中Rectangle派生自Shape。这次接口的方法只能把泛型类型定义为输入，而Rectangle满足Shape的所有要求(代码文件Variance/Program.cs)：
public static void Main()
{
//...
IDisplay<Shape> shapeDisplay = new ShapeDisplay();
IDisplay<Rectangle> rectangleDisplay = shapeDisplay;
rectangleDisplay.Show(rectangles[0]);
}