В чем суть ковариантности и контравариантности делегатов?

Изучаю по книге работу с делегатами и есть там пример, объясняющий, что такое ковариантность и контравариантность. Решил подробнее поискать в гугле, но объяснений так и не нашел. В книге сказано, что ковариантность позволяет присвоить делегату метод, возвращаемым типом которого служит класс, производный от класса, указываемого в возвращаемом типе делегата. А контравариантность позволяет присвоить делегату метод, типом параметра которого служит класс, являющийся базовым для класса, указываемого в объявлении делегата. К сожалению в практике это так разобрать и не смог, может кто сможет разжевать данный пример подробнее или преподнести свой, более легкий?
class X { public int Val; }
class Y : X { }
//Этот делегат возвращает объект класса X и принимает объект класса Y в качестве аргумента delegate X ChangeIt(Y obj);
class CoContraVariance { //Этот метод возвращает объект класса X и имеет объект класса X в качестве параметра static X IncrA(X obj) { X temp = new X(); temp.Val = obj.Val + 1; return temp; }
//Этот метод возвращает объект класса Y и имеет объект класса Y в качестве параметра static Y IncrB(Y obj) { Y temp = new Y(); temp.Val = obj.Val + 1; return temp; }
static void Main() { Y Yob = new Y();
ChangeIt change = IncrA; X Xob = change(Yob);
Console.WriteLine("Xob: {0}", Xob.Val);
change = IncrB; Yob = (Y)change(Yob);
Console.WriteLine("Yob: {0}", Yob.Val);
Console.ReadLine(); } }

Ответ

Для начала, давайте глянем, что такое эта самая вариантность.
Пусть у нас есть два класса, Car и BMW. Очевидно, что BMW есть подкласс Car: каждая бэха является машиной.
Обычно при этом говорят так: «везде, где вы используете Car, можно использовать и BMW». Это на самом деле почти правда, но не совсем.
Пример: если у вас есть список машин, вы не можете вместо него использовать список BMW. Почему? А вот почему. Пускай вас есть List, и вы используете его как список машин. Тогда, раз это список машин, в него можно добавить и Запорожец Lanos, правильно? Вот тут-то и начинаются проблемы. Если у вас в коде написано:
List bmws = new List(); List cars = bmws; // поскольку список БМВ - это список машин cars.Add(new Lanos()); BMW bmw = bmvs[0]; // ой.
Внимательно посмотрите на этот код и подумайте над ним: он иллюстрирует проблему. (И он не откомпилируется: язык C# спроектирован так, чтобы не приводить к проблемам.) Проблема с записью в список. Если мы в список добавим произвольную машину, будет очень плохо: мы сможем нарушить гарантии, которые даёт нам система типов!
Если бы у нас был список, доступный только на чтение, то проблем бы как раз не было:
IEnumerable bmws = new List() { new BMW() }; IEnumerable cars = bmws; // а так можно //cars.Add(new Lanos()); // <-- не скомпилируется
Итак, что у нас получается? Несмотря на то, что BMW — машина, список BMW уже не обязательно является списком машин. А вот список BMW, доступный лишь на чтение, таки является списком машин.
Есть?
Теперь назад к вариантности. Мы говорим о ковариантности в общем смысле, если что-то меняется аналогичным образом. В случае наследования классов: мы можем вместо Car использовать BMW, и точно так же мы можем вместо IEnumerable использовать IEnumerable

Окей, это было длинное вступление, теперь вернёмся к теме: ковариантность делегатов. Пусть у нас есть делегат, зависящий от типа Car. Поменяем в его определении Car на BMW, можно ли новый делегат использовать вместо старого?
Давайте рассуждать логически. Если у нас есть такой делегат:
public delegate Car Replace(Car original);
(он принимает на вход Car, и выдаёт другой экземпляр Car), то можно ли вместо него подставить функцию, описывающуюся делегатов такого вида:
public BMW MyReplace(BMW original) { ... }
? Разумеется, нет, потому что делегат может принимать на вход любую функцию, а наша функция хочет только BMW. Так что здесь ковариантности нету: такую функцию нельзя использовать там, где требуется данный делегат.
А вот если наш вариантный тип данных (то есть, Car) находится лишь в позиции возвращаемого типа:
public delegate Car Create();
то на его месте можно использовать функцию такого вида:
public BMW CreateBmw() { ... }
(если подходила любая машина, то BMW тоже подойдёт).
Это и есть ковариантность делегатов: там, где от вас в коде требуется делегат, вы можете вместо него предоставить ковариантный делегат.
Пример кода, использующий это:
// это функция, принимающая делегат: Car PrepareCar(Create carCreator) { Car car = carCreator(); car.ManufacturingDate = DateTime.Now; car.Mileage = 0; return car; }
// это функция, которая ковариантна Create: она возвращает не Car, а BMW BMW BmwFactory() { var bmw = new BMW(); bmw.EnginePower = 400; return bmw; }
// вы можете использовать эту функцию как аргумент PrepareCar // хотя её сигнатура другая: return PrepareCar(BmwFactory);

Контравариантность работает в другую сторону: там вы можете использовать делегат, работающий с базовым типом там, где ожидается делегат с производным типом. Такое работает для аргументов функций:
delegate double BmwTester(BMW bmw);
void TestAndPublish(BmwTester tester) { var bmw = new BMW(); double testResult = tester(bmw); PublishResult(testResult); }
double UniversalTester(Car car) { return 5.0; }
// вы можете использовать UniversalTester, хотя у него и не совсем подходящая сигнатура TestAndPublish(UniversalTester);
Это работает по тем же причинам, что и ковариантность: если тестеру подходит любой тип машины, то он сможет работать и с BMW тоже.