Контравариантность и ковариантность 🧠

В одном из профильных чатов видел сообщение о том, что упомянутая в заголовке тема даётся чуть ли не сложнее всего, что входит в основы C#.

Иногда, кажется проще запомнить наглядно, на примерах.

Также, стоит упомянуть, что всё нижеописанное актуально именно в дженериках.

Контравариантность ⬆️

Возможность подставить более базовый тип на место формального типового параметра, которая используется для объявления аргументов функций:

interface IFooIn<in TInputType>
{
    void Bar(TInputType input);
}

Пример из стандартной библиотеки - IComparable<>, где благодаря контравариантности можно сделать так:

IComparable<IEnumerable<char>> charEnumerableComparable = // ...;

// ...

IComparable<string> stringComparable = charEnumerableComparable;

Ковариантность ⬇️

Возможность подставить более производный тип на место формального типового параметра, которая используется для объявления возврата значений из функций:

interface IFooOut<out TOutputType>
{
    TOutputType Baz();
}

Пример из стандартной библиотеки - IEnumerable<>, где благодаря ковариантности можно сделать так:

IEnumerable<Task<object>> tasksWithResults = // ...;

// ...

IEnumerable<Task> tasks = tasksWithResults;

Дополнительно 🤓

Во-первых, первое и второе можно совмещать в рамках одного типа:

interface IFooInOut<in TInputType, out TOutputType>
{
    TOutputType Foo(TInputType input);
}

Во-вторых, это очень мощный инструмент на стыке параметрического полиморфизма и полиморфизма подтипов, который позволяет строить мощные расширяемые и универсальные системы типов.

В-третьих, самый смак этой фичи в том, что кастинг, который был показан выше, в силу своей неявности по перфомансу равен отсутствию кастинга, поскольку в результирующем IL отсутствуют инструкции castclass.