デリゲートの変性 (C#)

  • [アーティクル]

.NET Framework 3.5 では、C# のすべてのデリゲートで、メソッド シグネチャとデリゲート型を一致させるために変性 (共変性と反変性) のサポートが導入されました。 つまり、シグネチャが一致するメソッドだけでなく、デリゲート型で指定された型よりも強い派生型を返す (共変性) メソッドや、弱い派生型のパラメーターを受け取る (反変性) メソッドを、デリゲートに割り当てることができます。 これには、汎用デリゲートと非汎用デリゲートの両方が含まれます。

たとえば、次のコードについて考えます。このコードには、2 つのクラスと、汎用と非汎用の 2 つのデリゲートが含まれています。

public class First { }  
public class Second : First { }  
public delegate First SampleDelegate(Second a);  
public delegate R SampleGenericDelegate<A, R>(A a);

SampleDelegate 型または SampleGenericDelegate<A, R> 型のデリゲートを作成する場合、そのデリゲートには、次のいずれかのメソッドを割り当てることができます。

// Matching signature.  
public static First ASecondRFirst(Second second)  
{ return new First(); }  
  
// The return type is more derived.  
public static Second ASecondRSecond(Second second)  
{ return new Second(); }  
  
// The argument type is less derived.  
public static First AFirstRFirst(First first)  
{ return new First(); }  
  
// The return type is more derived
// and the argument type is less derived.  
public static Second AFirstRSecond(First first)  
{ return new Second(); }

次のコード例は、メソッド シグネチャとデリゲート型の間の暗黙的な変換を示しています。

// Assigning a method with a matching signature
// to a non-generic delegate. No conversion is necessary.  
SampleDelegate dNonGeneric = ASecondRFirst;  
// Assigning a method with a more derived return type
// and less derived argument type to a non-generic delegate.  
// The implicit conversion is used.  
SampleDelegate dNonGenericConversion = AFirstRSecond;  
  
// Assigning a method with a matching signature to a generic delegate.  
// No conversion is necessary.  
SampleGenericDelegate<Second, First> dGeneric = ASecondRFirst;  
// Assigning a method with a more derived return type
// and less derived argument type to a generic delegate.  
// The implicit conversion is used.  
SampleGenericDelegate<Second, First> dGenericConversion = AFirstRSecond;

その他の例については、「デリゲートの変性の使用 (C#)」および「Func および Action 汎用デリゲートでの変性の使用 (C#)」を参照してください。

ジェネリック型パラメーターの変性

.NET Framework 4 以降では、デリゲート間の暗黙的な変換を有効にできるため、ジェネリック型パラメーターによって汎用デリゲートにさまざまな型が指定されていても、型が変性の要件を満たすように相互に継承されていれば、それらの汎用デリゲートは相互に割り当てることができます。

暗黙的な変換を有効にするには、in キーワードまたは out キーワードを使用して、デリゲートでジェネリック パラメーターを共変または反変として明示的に宣言する必要があります。

次のコード例は、共変のジェネリック型パラメーターが指定されたデリゲートを作成する方法を示しています。

// Type T is declared covariant by using the out keyword.  
public delegate T SampleGenericDelegate <out T>();  
  
public static void Test()  
{  
    SampleGenericDelegate <String> dString = () => " ";  
  
    // You can assign delegates to each other,  
    // because the type T is declared covariant.  
    SampleGenericDelegate <Object> dObject = dString;
}

変性サポートのみを使用してメソッド シグネチャをデリゲート型に一致させ、in キーワードと out キーワードを使用しない場合、同等のラムダ式かメソッドを使用すれば、デリゲートをインスタンス化できることがありますが、デリゲートを別のデリゲートに割り当てることはできません。

次のコード例では、String が Object を継承していますが、SampleGenericDelegate<String> を SampleGenericDelegate<Object> に明示的に変換することはできません。 この問題を修正するには、ジェネリック パラメーター T を out キーワードでマークします。

public delegate T SampleGenericDelegate<T>();  
  
public static void Test()  
{  
    SampleGenericDelegate<String> dString = () => " ";  
  
    // You can assign the dObject delegate  
    // to the same lambda expression as dString delegate  
    // because of the variance support for
    // matching method signatures with delegate types.  
    SampleGenericDelegate<Object> dObject = () => " ";  
  
    // The following statement generates a compiler error  
    // because the generic type T is not marked as covariant.  
    // SampleGenericDelegate <Object> dObject = dString;  
  
}

.NET のバリアント型パラメーターが含まれる汎用デリゲート

.NET Framework 4 では、既存の複数の汎用デリゲートで、ジェネリック型パラメーターに対して変性サポートが導入されました。

使用例を含む詳細については、「Func および Action 汎用デリゲートでの変性の使用 (C#)」を参照してください。

汎用デリゲートのバリアント型パラメーターの宣言

汎用デリゲートに共変または反変のジェネリック型パラメーターがある場合、そのデリゲートは "バリアント汎用デリゲート" と呼ばれます。

汎用デリゲートのジェネリック型パラメーターを共変として宣言するには、out キーワードを使用します。 共変の型は、メソッドの戻り値の型としてのみ使用できます。メソッド引数の型として使用することはできません。 共変の汎用デリゲートを宣言する方法を次のコード例に示します。

public delegate R DCovariant<out R>();

汎用デリゲートのジェネリック型パラメーターを反変として宣言するには、in キーワードを使用します。 反変の型は、メソッド引数の型としてのみ使用できます。メソッドの戻り値の型として使用することはできません。 反変の汎用デリゲートを宣言する方法を次のコード例に示します。

public delegate void DContravariant<in A>(A a);

重要

C# の ref、in、out パラメーターを、バリアントとしてマークすることはできません。

同じデリゲートで、型パラメーターが異なる場合は、変性と共変性の両方をサポートすることもできます。 これを次の例に示します。

public delegate R DVariant<in A, out R>(A a);

バリアント汎用デリゲートのインスタンス化と呼び出し

バリアント デリゲートのインスタンス化および呼び出しは、インバリアント デリゲートのインスタンス化および呼び出しと同様に行うことができます。 次の例では、ラムダ式によってデリゲートをインスタンス化します。

DVariant<String, String> dvariant = (String str) => str + " ";  
dvariant("test");

バリアント汎用デリゲートの結合

バリアント デリゲートは結合しないでください。 Combine メソッドはバリアント デリゲートの変換をサポートしていないため、デリゲートが厳密に同じ型である必要があります。 そのため、次のコード例に示すように、Combine メソッドまたは + 演算子を使用してデリゲートを結合すると、実行時例外が発生する可能性があります。

Action<object> actObj = x => Console.WriteLine("object: {0}", x);  
Action<string> actStr = x => Console.WriteLine("string: {0}", x);  
// All of the following statements throw exceptions at run time.  
// Action<string> actCombine = actStr + actObj;  
// actStr += actObj;  
// Delegate.Combine(actStr, actObj);

値型と参照型でのジェネリック型パラメーターの変性

ジェネリック型パラメーターの変性がサポートされるのは参照型だけです。 たとえば、整数は値型であるため、DVariant<int> を DVariant<Object> または DVariant<long> に暗黙的に変換することはできません。

次の例は、値型ではジェネリック型パラメーターの変性がサポートされないことを示しています。

// The type T is covariant.  
public delegate T DVariant<out T>();  
  
// The type T is invariant.  
public delegate T DInvariant<T>();  
  
public static void Test()  
{  
    int i = 0;  
    DInvariant<int> dInt = () => i;  
    DVariant<int> dVariantInt = () => i;  
  
    // All of the following statements generate a compiler error  
    // because type variance in generic parameters is not supported  
    // for value types, even if generic type parameters are declared variant.  
    // DInvariant<Object> dObject = dInt;  
    // DInvariant<long> dLong = dInt;  
    // DVariant<Object> dVariantObject = dVariantInt;  
    // DVariant<long> dVariantLong = dVariantInt;
}

関連項目