공변과 반공변 — 함수 매개변수는 왜 방향이 뒤집힐까

"함수 매개변수는 반공변이다"는 말은 외우기 어렵다. 하지만 "이 자리에 넣어도 호출이 안전한가?" 한 가지만 따지면 전부 자연스럽게 풀린다.

1. 변성(Variance)이란

변성은 타입 간 서브타입 관계가, 그 타입을 감싼 복합 타입(반환·매개변수·배열·제네릭)에서 어떻게 이어지는가를 다룬다. 예를 들어 "Dog가 Animal의 하위 타입이면, Dog 배열도 Animal 배열의 하위 타입인가?" 같은 질문이다.

2. 준비 — 서브타입 관계

class Animal { name = ""; }
class Dog extends Animal { bark() {} }
// Dog는 더 구체적 → Dog <: Animal (Dog는 Animal의 서브타입)

핵심 직관: 서브타입(Dog)은 슈퍼타입(Animal)이 필요한 자리에 대신 들어갈 수 있다 (리스코프 치환).

3. 한눈에 보기

화살표 A ▶ B는 "A는 B의 하위 타입"을 뜻한다. 반환 타입은 Dog가 하위인 채로 방향이 유지(공변) 되고, 매개변수는 Animal이 하위가 되어 방향이 반전(반공변) 된다. 왜 그런지 하나씩 보자.

4. 공변 (Covariance) — 방향 유지

서브타입 관계가 그대로 보존된다. 반환 타입과 읽기 배열이 공변이다.

// 반환 타입 — 공변
type GetAnimal = () => Animal;
const get: GetAnimal = () => new Dog(); // ✅ Dog를 반환해도 OK

// 배열 — 공변
let animals: Animal[] = [];
let dogs: Dog[] = [];
animals = dogs; // ✅ Dog[]를 Animal[]로 취급

직관: "더 구체적인 걸 내놓는 건 안전하다." Animal을 기대하는 쪽에 Dog를 줘도 Dog는 Animal이니 문제없다.

5. 반공변 (Contravariance) — 방향 반전

함수의 매개변수가 반공변이다. 서브타입 방향이 거꾸로 뒤집힌다.

type AnimalFn = (a: Animal) => void;
type DogFn = (d: Dog) => void;

const animalFn: AnimalFn = (a) => console.log(a.name);
const dogFn: DogFn = (d) => d.bark();

let f: DogFn;
f = animalFn; // ✅ OK — '넓은 걸 받는 함수'를 대입 가능 (매개변수 반공변)

let g: AnimalFn;
// g = dogFn; // ❌ 안전하지 않음 (strictFunctionTypes 기준)

왜 거꾸로인가? 안전성으로 따지면 명확하다.

• DogFn 자리(f)는 호출자가 Dog를 넘길 것이라 약속된 자리다. 여기에 animalFn(Animal을 받는 함수)을 넣어도, 들어오는 Dog는 Animal의 일종이라 animalFn이 충분히 처리한다 → 안전 ✅
• AnimalFn 자리(g)엔 호출자가 임의의 Animal(예: Cat) 을 넘길 수 있는데, 거기에 dogFn을 넣으면 Cat.bark()를 호출하다 터진다 → 위험 ❌

→ 매개변수는 "더 넓은(슈퍼타입) 걸 받는 함수가 하위 타입" 이 된다. 그래서 AnimalFn <: DogFn, 방향이 뒤집힌다.

6. 이변 (Bivariance) — TypeScript의 실용적 예외

TypeScript는 메서드 문법의 매개변수(와 strictFunctionTypes가 꺼진 함수)를 양방향 모두 허용한다. 이론상 안전하지 않지만, 이벤트 핸들러·배열 메서드 등 실용성 때문에 의도적으로 느슨하게 둔 것이다.

interface Handler {
  on(cb: (e: Animal) => void): void; // 메서드 표기 → 매개변수 이변(느슨)
}

type Fn = (cb: (e: Animal) => void) => void; // 함수 타입 표기 → 반공변(엄격)

strictFunctionTypes는 함수 타입 표기에만 반공변을 적용하고, 메서드 표기에는 적용하지 않는다. 같은 코드라도 어떻게 썼느냐에 따라 검사 강도가 달라진다.

7. 정리

외우는 법

• 출력(반환·읽기) → 공변: 더 구체적인 걸 주는 건 안전
• 입력(매개변수) → 반공변: 더 넓은 걸 받는 게 안전

한 줄 정리 — 공변은 "내놓는 것(반환)"에서 서브타입 방향을 유지하고, 반공변은 "받는 것(매개변수)"에서 방향을 뒤집는다. 판단 기준은 언제나 "이 자리에 넣어도 호출이 안전한가?" 하나다.