C# 4.0 泛型協變與逆變深度解析：從陣列陷阱到安全型別參數

核心概念

• 不變性：必須完全匹配型別
• 協變性：可用衍生型別代替基底型別（輸出位置：回傳值、out 參數）
• 逆變性：可用基底型別代替衍生型別（輸入位置：方法參數、in 參數）

C# 歷史演進

陣列與 ArrayList 的非安全協變

object[] arr = new string[10]; // 編譯通過
arr[0] = 123; // 執行時拋 ArrayTypeMismatchException

ArrayList list = new ArrayList { "a", "b" };
Process(list); // void Process(ArrayList o) { o[0] = 123; } // 運行時出錯

編譯器無法攔截，風險轉移到運行時。

泛型集合的不變性

IEnumerable<object> seq = Enumerable.Range(1, 5); // 編譯錯誤 CS1503
// IEnumerable<int> 不繼承 IEnumerable<object>

雖 int : object，但 IEnumerable<int> 與 IEnumerable<object> 無繼承關係，編譯期阻擋潛在錯誤。

C# 4.0 突破：介面與委托的變異標註

// 協變：只輸出 T
interface IEnumerable { IEnumerator GetEnumerator(); }

// 逆變：只輸入 T
interface IComparer { int Compare(T x, T y); }

// 委托同理
delegate TResult Func(T arg);

實際受益

IEnumerable strings = new List();
IEnumerable