공변성(Covariance)과 반공변성(Contravariance)은 클래스/타입의 변환이 일어날 때 변환의 방향이 상위 → 하위 (ie. 부모 → 자식) 방향으로 일어나는지 혹은 그 반대 방향으로 일어나는지를 말한다. 객체지향 프로그래밍을 배운 사람이라면, 공변성은 흔히 볼 수 있는 변환이다. 아래와 같이 동물(Animal) > 포유동물(Mammal) > 고양이(Cat)라는 상속 관계가 있다고 해 보자.
class Animal
{
public void DoAnimal() { }
}
class Mammal : Animal
{
public void DoMammal() { }
}
class Cat : Mammal
{
public void DoCat() { }
}위 클래스를 가지고 어떤 타입 변환이 가능할까? Mammal 타입 변수에 Cat 객체를 할당하는 경우를 생각해 볼 수 있다. Cat 객체는 Mammal 객체가 가진 동일한 메서드와 속성을 갖추고 있기 때문이다.
Mammal mammal = new Cat();위와 같이 서브타입 → 수퍼타입으로의 변환을 공변성(Covariance)이라고 한다. 이러한 내용은 객체지향 프로그래밍을 배운 사람이라면 누구나 익숙할 것이다. 하지만 Generic을 사용할 경우 타입 인자가 어디에 있느냐에 따라 변환의 방향이 수퍼타입 → 서브타입이 되는 경우가 있다. 다음 예를 살펴보자.
class Reptile : Animal { }
class Snake : Reptile { }
...
var cat = new Cat();
var snake = new Snake(); // a snake is a reptile
IEnumerable<Animal> animals = new List<Mammal> { cat };
animals.First().DoAnimal();
IEnumerable<Mammal> mammals = new List<Animal> { snake }; // error!
mammals.First().DoMammal();
Action<Mammal> actionFromCat = (Action<Cat>)(c => c.DoCat()); // error!
actionFromCat(cat);
Action<Mammal> actionFromAnimal = (Action<Animal>)(a => a.DoAnimal());
actionFromAnimal(snake); // error!4행 구문은 두 부분으로 나눠서 봐야 한다.
new List<Mammal> { cat }에서는 Cat 객체가 List의 객체 이니셜라이저에 전달되는데, Cat 타입 객체는 Mammal 타입의 모든 메서드와 속성을 구현하고 있으므로, List 에서 인출되었을 때 Mammal 객체가 하는 일을 모두 할 수 있다. 그러므로 이 변환은 적법하다. - 이렇게 생성된 List
타입 객체가 IEnumerable 타입 변수에 할당되는데, List 타입은 IEnumerable 인터페이스의 모든 메서드를 구현하고 있으며, Mammal 또한 Animal의 모든 메서드와 속성을 구현하고 있으므로, 3행에서의 변환은 안전(safe)하다.
7행 구문에서는 List
10행 구문을 살펴보자. Action
13행 구문은 위 예와 반대 경우다. Action
13행의 경우와 같이, Action