C# 泛型是C# 2.0中最強(qiáng)大的功能。特點(diǎn)一：通過(guò)泛型可以定義類型安全的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而無(wú)需使用具體實(shí)際的數(shù)據(jù)類型，著能夠顯著提高性能并得到高質(zhì)量的代碼。在概念上，反省類似于C++模板，但是在實(shí)現(xiàn)和功能方面存在明顯差異。特點(diǎn)二：泛型通過(guò)把類型參數(shù)化來(lái)達(dá)到代碼重用的目標(biāo)，這一特性可以應(yīng)用在類、結(jié)構(gòu)、接口、委托、方法的設(shè)計(jì)之中。泛型除了可以大幅提高代碼復(fù)用性外，特點(diǎn)三：還可以提供編譯期間的類型檢查，減少不必要的顯式類型轉(zhuǎn)換，減少不必要的裝箱操作，從而提高應(yīng)用程序的運(yùn)行效率。

1. 引入C# 泛型的原因:

一般情況下，在通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中（例如Stack,List,Dictionory等）存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，要求必須有相同的數(shù)據(jù)類型。如果必須存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)，那么唯一的方法就是將所有的數(shù)據(jù)首先裝箱為object 類型，然后再存儲(chǔ)。
例如，下面的Stack類將其所有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)object類型的數(shù)組中，該類型的兩個(gè)方法分別使用object來(lái)獲取和返回?cái)?shù)據(jù):

public class Stack  
{  
object[] items;  
public void Push(object item) {...}  
public object Pop() {...}  
} 

這樣做的缺點(diǎn)：

第一是性能：根據(jù)裝箱和堆棧的功能，使用Push方法能夠想堆棧中壓入任何類型的值，然而，再重新獲取堆棧中的數(shù)據(jù)值時(shí)必須在使用Pop方法拆箱的同時(shí)，使用顯式類型轉(zhuǎn)換得到合適的數(shù)據(jù)類型。這種裝箱和拆箱的操作增加了執(zhí)行的負(fù)擔(dān)，因?yàn)樗鼛?lái)了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和運(yùn)行時(shí)類型檢查。

第二是類型安全。因?yàn)榫幾g器允許在任何類型和Object之間進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，所以將造成編譯時(shí)類型安全的不足。主要是Stack類無(wú)法強(qiáng)制設(shè)置堆棧中的數(shù)據(jù)類型。

第三是工作效率。編寫類型特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及冗繁的的轉(zhuǎn)換代碼是一項(xiàng)乏味重復(fù)的且易于出錯(cuò)的工作 。
為了有效解決以上問(wèn)題，c#2.0引入了泛型。

2.C# 泛型概述

泛型常見于集合應(yīng)用中，在。net2.0框架的類庫(kù)中，提供了一個(gè)新的名空間System.Collections.Generic,其中包含了一些新的基于泛型的容器類，例如，System.Collectinos.Generic.Stack,System.Collections.Dictionary,Collections.Generic.List,System.Collections.Generic.Queue
等，這些類庫(kù)可以在集合中實(shí)現(xiàn)泛型。

以堆棧中實(shí)現(xiàn)泛型為例

Stack類示意代碼：

   public class Stack﹤T﹥  
   {  
T[] items;  
int count;  
 public void Push(T item) {...}  
 public T Pop() {...}  
} 

Stack類應(yīng)用代碼：

//實(shí)例化Stack類  
Ststem.Collections.Genric.Stack﹤string﹥ stringStack = new System.Collections.Generic.Stack﹤string﹥;  
   //增加數(shù)據(jù)  
   stringStack.Push("硬盤");  
   stringStack.Push("聲卡");  
   stringStack.Push("電源");  
   //轉(zhuǎn)換為數(shù)組  
   Araay stringArray;  
   stringArray = stringStack.ToAraay();  
   //顯示數(shù)據(jù)  
   foreach(string item in stringArray)  
{  
   Console.WriteLine(item);  
} 

3.C# 泛型之約束

為了提供更強(qiáng)大的編譯期間的類型檢查和減少類型轉(zhuǎn)換，c#允許一個(gè)可選的為每個(gè)類型參數(shù)提供的約束列表。一個(gè)類型參數(shù)的約束指定了一個(gè)類型必須遵守的要求，使得這個(gè)類型參數(shù)能夠作為一個(gè)變量來(lái)使用。約束有關(guān)鍵字where來(lái)聲明，后跟類型參數(shù)的名字，再后是一個(gè)類或接口 類型的列表，或者構(gòu)造器約束new().
比如要想使Dictionary﹤K,V﹥類能保證鍵值始終實(shí)現(xiàn)IComparable接口，類的聲明中應(yīng)該對(duì)類型參數(shù)K指定一個(gè)約束

public class Dictionary﹤K,V﹥ where K: IComparable  
{  
 
 public void Add(K key, V value)  
 {  
   ...  
   if(key.CompareTo(x) ﹤ 0 )   {....}  
   ...  
 }  
}  
 

類型參數(shù)約束的使用要小心。盡管它們提供了更強(qiáng)大的編譯期間的類型檢查并在一些情況下改進(jìn)了性能，它還是限制了泛型類型的使用。比如一個(gè)泛型類List﹤T﹥可能約束T實(shí)現(xiàn)IComparable接口，以便Sort方法能夠比較其中的元素。然而這么做的結(jié)果使得List﹤T﹥不能用于那些不能實(shí)現(xiàn)IComparable接口的類型，盡管在某些情況下Sort方法從沒有被實(shí)際調(diào)用過(guò)。

4.C# 泛型類型的成員

class C﹤V﹥  
{  
public V f1; //聲明字段  
public D﹤V﹥ f2; //作為其他泛型類型 的參數(shù)  
public C﹤V x﹥  
{  
   this.f1 = x;  
}  
} 

泛型類型的成員可以使用泛型類型聲明中的類型參數(shù)。但類型參數(shù)如果沒有任何約束，則只能在該類型上使用從System.Object繼承的共有成員。

5.C# 泛型接口

interface IList﹤T﹥  
{  
T[] GetElements();  
}  
interface IDictionary﹤K,V﹥  
{  
void Add(K key,V value);  
}  
//泛型接口的類型參數(shù)要么已實(shí)例化  
//要么來(lái)源于實(shí)現(xiàn)類聲明的類型參數(shù)  
 
class List﹤T﹥:IList﹤T﹥,IDictionary﹤int,T﹥  
{  
public T[] GetElements{}  
{  
   return null;  
}  
public void Add(int index,T value){}  
}  

6.C# 泛型委托

delegate bool Predicate﹤T﹥(T value);  
class X  
{  
 static bool F(int i){...}  
 static bool G(string s){...}  
 static void Main()  
 {  
  Predicate﹤string﹥ p2 = G;  
  Predicate﹤int﹥ p1 = new Predicate﹤int﹥(F);  
 }  
} 

泛型委托支持返回值和參數(shù)哂納感應(yīng)用參數(shù)類型，這些參數(shù)類型同樣可以附帶合法的約束。

7.C# 泛型方法的簡(jiǎn)介

C#泛型機(jī)制只支持“在方法聲明上包含類型參數(shù)” -- 即泛型方法。

C#泛型機(jī)制不支持在除方法外的其他成員（包括屬性、事件、索引器、構(gòu)造器、析構(gòu)器）的聲明上包含類型參數(shù)，但這些成員本身可以包含在泛型類型中，并使用泛型類型的類型參數(shù)。

泛型方法既可以包含在泛型類型中，也可以包含在非泛型類型中。

8.C# 泛型方法的聲明與調(diào)用

public class Finder  
{  
// 泛型方法的聲明  
public static int Find﹤T﹥(T[] items,T item)  
{  
for(int i=0;i﹤items.Length;i++)  
{  
 if(items[i].Equals(item)  
{  
return i;  
}  
}  
return -1;  
}  
}  
 
// 泛型方法的調(diào)用  
int i = Finder.Find﹤T﹥(new int[]{1,3,4,5,6,8,9},6);  

泛型編程

9.C# 泛型方法的重載

class MyClass  
{  
void F1﹤T﹥(T[] a,int i); // 不可以構(gòu)成重載方法  
void F1﹤U﹥(U[] a,int i);  
 
void F2﹤T﹥(int x); // 可以構(gòu)成重載方法  
void F2(int x);  
 
void F3﹤T﹥(T t) where T : A; // 不可以構(gòu)成重載方法  
void F3﹤T﹥(T t) where T : B;  
}  

10.C# 泛型方法的重寫

abstract class Base  
{  
public abstract T F﹤T,U﹥(T t,U u) where U : T;  
public abstract T G﹤T﹥(T t) where U : IComparable;  
}  
class Derived:Base  
{  
// 合法的重寫,約束被默認(rèn)繼承  
public override X F(X,Y)(X x,Y y){}  
 
// 非法的重寫,指定任何約束都是多余的  
public override T G﹤T﹥(T t) where T : Comparable{}  
}  

11.C# 泛型約束簡(jiǎn)介

C#泛型要求對(duì)"所有泛型類型或泛型方法的類型參數(shù)"的任何假定,都要基于"顯式的約束",以維護(hù)C#所要求的類型安全.

"顯式約束"有where字句表達(dá),可以指定"基類約束","接口約束","構(gòu)造器約束","值類型/引用類型約束"共四中約束.

"顯示約束"并非必須,如果沒有指定"顯式約束",泛型類型參數(shù)將只能訪問(wèn)System.Object類型中的公有方法.

基類約束

class A  
{  
public void F1(){}  
}  
class B  
{  
public void F2(){}  
}  
 
class C(S,T)  
where S:A // S繼承自A  
where T:B // T繼承自B  
{  
// 可以在類型為S的變量上調(diào)用F1  
// 可以在類型為T的變量上調(diào)用F2  
}  

接口約束

interface IPrintable{coid Print();}  
interface IComparable﹤T﹥{int CompareTo(T v);}  
interface IKeyProvider﹤T﹥{T HetKey();}  
 
class Dictionary﹤K,V﹥  
   where K:IComparable﹤K﹥  
   where V:IPrintable,IKeyProvider﹤K﹥  
{  
// 可以在類型為K的變量上調(diào)用CompareTo  
// 可以在類型為V的變量上調(diào)用Print和GetKey  
}  

構(gòu)造器約束

class A  
{  
public A(){}  
}  
class B  
{  
public B(int i)()  
}  
 
class C﹤T﹥  
   where T:new()  
{  
// 可以在其中使用T t = new T();  
}  
C﹤A﹥ c = new C﹤A﹥(); // 可以,A有無(wú)參數(shù)構(gòu)造器  
C﹤B﹥ c = new C﹤B﹥(); // 錯(cuò)誤,B沒有無(wú)參數(shù)構(gòu)造器  

值類型/引用類型約束

public struct A{...}  
public class B{...}  
 
class C﹤T﹥  
where T : struct 
{  
// T在這里面是一個(gè)值類型  
}  
C﹤A﹥ c = new C﹤A﹥(); // 可以,A是一個(gè)值類型  
C﹤B﹥ c = new C﹤B﹥(); // 錯(cuò)誤,B是一個(gè)引用類型 

12.C# 泛型總結(jié)

C# 泛型能力有CLR在運(yùn)行時(shí)支持,它既不同于c++在編譯時(shí)所支持的靜態(tài)模板,也不同于java在編譯器層面使用"檫拭法"支持的簡(jiǎn)單的類型.

C# 泛型支持包括類,結(jié)構(gòu),接口,委托共四種泛型類型,以及方法成員.

C# 泛型采用"基類,接口,構(gòu)造器,值類型/引用類型"的約束方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)類型參數(shù)的"顯式約束",它不支持C++模板那樣的基于簽名的顯式約束.

C# 泛型的基本知識(shí)就介紹到這里了，希望對(duì)你了解和學(xué)習(xí)C# 泛型有所幫助。

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1. C# 泛型委托學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)淺析
2. 淺析運(yùn)行庫(kù)中的C# 泛型
3. C# 泛型方法中反射常用方法淺析
4. C# 泛型應(yīng)用中屬性淺析
5. C#泛型操作數(shù)據(jù)庫(kù)切換實(shí)踐