[C#] 공변성(Covariance)과 반 공변성(Contravariance )

객체지향의 원칙중 하나인 LSP (리스코프 치환 원칙) 의 위키백과에는 아래와 같은 내용이 존재한다.

리스코프의 원칙은 새로운 객체 지향 프로그래밍 언어에 채용된 시그니처에 관한 몇 가지 표준적인 요구사항을 강제한다. 하위형에서 메서드 인수의 반공변성 하위형에서 반환형의 공변성 하위형에서 메서드는 상위형 메서드에서 던져진 예외의 하위형을 제외하고 새로운 예외를 던지면 안된다.

핵심단어는 공변성과 반공변성이다.

 

공변성(Covariance)

Animal 클래스를 상속받은 Dog 클래스가 있다.
Animal 과 Dog은 상속관계이므로

Animal animal = new Dog();

이 가능하다.

그럼

IEnumerable<Animal> animals = new List<Dog>();

은 가능할까?

정답은 가능하다. 그리고 자연스럽게 위처럼 프로그래밍한적이 있었을것이다.

그런데 이것이 어떻게 가능한것일까? 우리가 상속 관계를 표현한것은 Animal 과 Dog 이지 IEnumerable<Animal> 과의 관계가 아니다.

이것을 가능한 이유는 IEnumerable 인터페이스는  공변성 을 가지고 있기 때문이다.

X -> Y일때 C<T>가 C<X> -> C<Y>라면 공변이다.

C# 에서는 Generic 을 사용할때 out키워드를 붙여주는것으로 공변이라는것을 알려준다.

public interface IEnumerable<[NullableAttribute(2)] out T> : IEnumerable
{
    ///
}

IEnumerable 타입에의 T 앞에 out 키워드가 있는것을 확인할수있다.

 

반공변성 (Contravariance)

X -> Y일때 C<T>가 C<X> -> C<Y> 가 공변이라면 반공변은 반대로

X -> Y일때 C<T>가 C<Y> -> C<X> 이다.

공변성이야 자식관계과 인터페이스 동일하게 에서도 적용된다는 느낌으로 이해가 된다.

그런대 반공변성은 쉽게 이해가 되지 않는다. 반공변성은 왜 필요한것일까?

위에서 확인할수 있듯이 Action 델리게이터의 경우 반공변으로 선언되어있다.

Animal 이 할수있는 함수의 경우 Dog 이 할수있을까? 할수있다. Animal을 상속받았으니까
-> 즉 Play(Animal animal) 에 Play(dog) 이 가능하다.

Dog 이 할수있는일을 Animal이 할수있을까? 할수없다. 뭔지 모르기 때문이다.
-> 즉 Play(Dog dog) 에 Play(animal) 은 불가능하다.

static Action<Dog> GetPlayDogAction ()
{
    return (d) => d.Play();
}

static Action<Animal> GetPlayAnimalAction()
{
    return (a) => a.Play();
}

static void Main(string[] args)
{
    Animal ani = new Animal();
    Dog dog = new Dog();

    Action<Animal> playAnimalActionToAnimal = GetPlayAnimalAction();
    Action<Dog> playAnimalActionToDog = playAnimalActionToAnimal;

    Action<Dog> playDogActionToDog = GetPlayDogAction();
    //Action<Animal> playDogActionToAnimal = playDog;    //Error

    playAnimalActionToAnimal(ani);
    playAnimalActionToDog(dog);
    playDogActionToDog(dog);

}

즉 Action<Dog> 에 Action<Animal> 을 넣는것은 가능하다.

그러나 Action<Animal> 에 Action<Dog> 을 넣는것은 불가능하다.

IEnumerable<Animal> 에 new List<Dog> 을 넣는것과정 반대의 상황이다.

이를 반공변이라고 한다.

 

 

반공변과 공변의 훌륳한 시각화 자료..