PHP协变与逆变

一、简介

PHP协变（Covariance）和逆变（Contravariance）是面向对象编程中的概念，用于描述函数参数类型之间的关系。协变指的是在子类方法中可以使用比父类方法更具体（更窄）的参数类型；逆变则是相反的概念，它允许子类方法使用比父类方法更一般（更宽松）的参数类型。

在 PHP 7.2.0 里，通过对子类方法里参数的类型放宽限制，实现对逆变的部分支持。 自 PHP 7.4.0 起开始支持完整的协变和逆变。

协变使子类比父类方法能返回更具体的类型； 逆变使子类比父类方法参数类型能接受更模糊的类型。在以下情况下，类型声明被认为更具体：

1、在联合类型中删除类型；

2、在交集类型中添加类型；

3、类类型（class type）修改为子类类型；

4、iterable 修改为 array 或者 Traversable。

如果情况相反，则类型类被认为是模糊的。

二、协变

创建一个名为 Animal 的简单的抽象父类，用于演示什么是协变。 两个子类：Cat 和 Dog 扩展（extended）了 Animal。

<?php

abstract class Animal
{
    protected string $name;

    public function __construct(string $name)
    {
        $this->name = $name;
    }

    abstract public function speak();
}

class Dog extends Animal
{
    public function speak()
    {
        echo $this->name . " barks";
    }
}

class Cat extends Animal 
{
    public function speak()
    {
        echo $this->name . " meows";
    }
}

注意：在这个例子中，没有方法返回了值。 将通过添加个别工厂方法，创建并返回 Animal、Cat、Dog 类型的新对象。

<?php

interface AnimalShelter
{
    public function adopt(string $name): Animal;
}

class CatShelter implements AnimalShelter
{
    public function adopt(string $name): Cat // 返回类的类型不仅限于 Animal，还可以是 Cat 类型
    {
        return new Cat($name);
    }
}

class DogShelter implements AnimalShelter
{
    public function adopt(string $name): Dog // 返回类的类型不仅限于 Animal，还可以是 Dog 类型
    {
        return new Dog($name);
    }
}

$kitty = (new CatShelter)->adopt("Ricky");
$kitty->speak();
echo "\n";

$doggy = (new DogShelter)->adopt("Mavrick");
$doggy->speak();

以上示例会输出：

Ricky meows
Mavrick barks

三、逆变

继续上一个例子，除了 Animal、 Cat、Dog，我们还添加了 Food、AnimalFood 类， 同时为抽象类 Animal 添加了一个 eat(AnimalFood $food) 方法。

<?php

class Food {}

class AnimalFood extends Food {}

abstract class Animal
{
    protected string $name;

    public function __construct(string $name)
    {
        $this->name = $name;
    }

    public function eat(AnimalFood $food)
    {
        echo $this->name . " eats " . get_class($food);
    }
}

为了演示什么是逆变，Dog 类重写（overridden）了 eat 方法， 允许传入任意 Food 类型的对象。 而 Cat 类保持不变。

<?php

class Dog extends Animal
{
    public function eat(Food $food) {
        echo $this->name . " eats " . get_class($food);
    }
}

下面的例子展示了逆变：

<?php

$kitty = (new CatShelter)->adopt("Ricky");
$catFood = new AnimalFood();
$kitty->eat($catFood);
echo "\n";

$doggy = (new DogShelter)->adopt("Mavrick");
$banana = new Food();
$doggy->eat($banana);

以上示例会输出：

Ricky eats AnimalFood
Mavrick eats Food

但 $kitty 若尝试 eat() $banana 会发生：

$kitty->eat($banana);

以上示例会输出：

Fatal error: Uncaught TypeError: Argument 1 passed to Animal::eat() must be an instance of AnimalFood, instance of Food given