函数的协变与逆变

什么是协变与逆变

在 TypeScript 中，协变（Covariance）和逆变（Contravariance）是描述类型转换后的类型兼容性的概念。

• 协变：允许子类型赋值给父类型，即类型转换方向与继承层次一致
• 逆变：允许父类型赋值给子类型，即类型转换方向与继承层次相反

函数参数的逆变性

函数参数具有逆变性，这意味着父类型可以赋值给子类型：

interface Animal {
  name: string;
}

interface Dog extends Animal {
  bark(): void;
}

let animalCallback = (animal: Animal) => {
  console.log(animal.name);
};

let dogCallback = (dog: Dog) => {
  console.log(dog.name);
  dog.bark();
};

// ✅ 合法：函数参数是逆变的
let f1: (dog: Dog) => void = animalCallback;

// ❌ 不合法：因为 dogCallback 需要 bark 方法
let f2: (animal: Animal) => void = dogCallback;

函数返回值的协变性

函数返回值具有协变性，这意味着子类型可以赋值给父类型：

let getAnimal = (): Animal => ({ name: 'animal' });
let getDog = (): Dog => ({ name: 'dog', bark: () => console.log('woof') });

// ❌ 不合法：返回值类型不够具体
let f3: () => Dog = getAnimal;

// ✅ 合法：函数返回值是协变的
let f4: () => Animal = getDog;

为什么需要协变和逆变

这种设计确保了类型安全性：

1. 参数逆变：确保传入的参数可以安全地被函数使用
2. 返回值协变：确保函数返回的值可以安全地被调用方使用

双向协变（Bivariance）

在 TypeScript 早期版本中，函数参数默认是双向协变的，这可能导致类型安全问题。现在可以通过 strictFunctionTypes 编译选项来控制这个行为：

// 当 strictFunctionTypes: false 时（不推荐）
// 这种赋值在旧版本中是允许的
let f5: (animal: Animal) => void = dogCallback; // 在严格模式下会报错

实际应用

理解协变和逆变对于以下场景特别重要：

1. 回调函数的类型定义
2. 事件处理器的类型检查
3. 泛型约束的设计
4. 库的 API 设计

// 示例：事件处理器
interface Event {
  timestamp: number;
}

interface MouseEvent extends Event {
  x: number;
  y: number;
}

type EventHandler<E extends Event> = (event: E) => void;

let generalHandler: EventHandler<Event> = (e: Event) =>
  console.log(e.timestamp);
let mouseHandler: EventHandler<MouseEvent> = (e: MouseEvent) =>
  console.log(e.x, e.y);

// ✅ 合法：参数逆变
let h1: EventHandler<MouseEvent> = generalHandler;

// ❌ 不合法
let h2: EventHandler<Event> = mouseHandler;