C#泛型詳解及關鍵字作用
這篇文章主要來講講c#中的泛型，因為泛型在c#中有很重要的位置，對於寫出高可讀性，高性能的代碼有著關鍵的作用。
一、什麼是泛型？
泛型是 2.0 版 C# 語言和公共語言運行庫 (CLR) 中的一個非常重要的新功能。
我們在編程程序時，經常會遇到功能非常相似的模塊，隻是它們處理的數據不一樣。但我們沒有辦法，隻能分別寫多個方法來處理不同的數據類型。這個時候，那麼問題來瞭，有沒有一種辦法，用同一個方法來處理傳入不同種類型參數的辦法呢？泛型的出現就是專門來解決這個問題的，可以看出，微軟還是很貼心的。
二、為什麼要使用泛型？
接下來我們來看一段代碼。
public class GenericClass
{
public void ShowInt(int n)
{
Console.WriteLine("ShowInt print {0},ShowInt Parament Type Is {1}",n,n.GetType());
}
public void ShowDateTime(DateTime dt)
{
Console.WriteLine("ShowDateTime print {0},ShowDateTime Parament Type Is {1}", dt, dt.GetType());
}
public void ShowPeople(People people)
{
Console.WriteLine("ShowPeople print {0},ShowPeople Parament Type Is {1}", people, people.GetType());
}
}
static void Main(string[] args)
{
GenericClass generice = new GenericClass();
generice.ShowInt(11);
generice.ShowDateTime(DateTime.Now);
generice.ShowPeople(new People { Id = 11, Name = "Tom" });
Console.ReadKey();
}
顯示結果：
我們可以看出這三個方法，除瞭傳入的參數不同外，其裡面實現的功能都是一樣的。在1.1版的時候，還沒有泛型這個概念，那麼怎麼辦呢。就有人想到瞭OOP三大特性之一的繼承，我們知道，C#語言中，object是所有類型的基類，將上面的代碼進行以下優化：
public class GenericClass
{
public void ShowObj(object obj)
{
Console.WriteLine("ShowObj print {0},ShowObj Parament Type Is {1}", obj, obj.GetType());
}
}
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("*****************object調用*********************");
generice.ShowObj(11);
generice.ShowObj(DateTime.Now);
generice.ShowObj(new People { Id = 11, Name = "Tom" });
Console.ReadKey();
}
顯示結果：
我們可以看出，目地是達到瞭。解決瞭代碼的可讀性，但是這樣又有個不好的地方瞭，我們這樣做實際上是一個裝箱拆箱操作，會損耗性能。
終於，微軟在2.0的時候發佈瞭泛型。接下來我們用泛型方法來實現該功能。
三、泛型類型參數
在使用泛型方法之前，我們先來瞭解下有關於泛型的一些知識。
在泛型類型或方法定義中，類型參數是在其實例化泛型類型的一個變量時，客戶端指定的特定類型的占位符。 泛型類(GenericList<T>)無法按原樣使用，因為它不是真正的類型；它更像是類型的藍圖。 若要使用GenericList<T>，客戶端代碼必須通過指定尖括號內的類型參數來聲明並實例化構造類型。 此特定類的類型參數可以是編譯器可識別的任何類型。 可創建任意數量的構造類型實例，其中每個使用不同的類型參數，如下所示：
GenericList<float> list1 = new GenericList<float>(); GenericList<ExampleClass> list2 = new GenericList<ExampleClass>(); GenericList<ExampleStruct> list3 = new GenericList<ExampleStruct>();
在GenericList<T>的每個實例中，類中出現的每個T在運行時均會被替換為類型參數。 通過這種替換，我們已通過使用單個類定義創建瞭三個單獨的類型安全的有效對象。
三、泛型約束
定義泛型類時，可以對客戶端代碼能夠在實例化類時用於類型參數的幾種類型施加限制。 如果客戶端代碼嘗試使用約束所不允許的類型來實例化類，則會產生編譯時錯誤。 這些限制稱為約束。 通過使用where上下文關鍵字指定約束。 下表列出瞭六種類型的約束：
where T：結構（類型參數必須是值類型。可以指定除 Nullable 以外的任何值類型。）
class MyClass<U>
where U : struct///約束U參數必須為“值 類型”
{ }
public void MyMetod<T>(T t)
where T : struct
{
}
where T：類（類型參數必須是引用類型；這一點也適用於任何類、接口、委托或數組類型。）
class MyClass<U>
where U : class///約束U參數必須為“引用類型”
{ }
public void MyMetod<T>(T t)
where T : class
{
}
where T：new()（類型參數必須具有無參數的公共構造函數。當與其他約束一起使用時，new() 約束必須最後指定。）
class EmployeeList<T> where T : Employee, IEmployee, System.IComparable<T>, new()
{
// ...
}
where T：<基類名>（類型參數必須是指定的基類或派生自指定的基類。）
public class Employee{}
public class GenericList<T> where T : Employee
where T：<接口名稱>（類型參數必須是指定的接口或實現指定的接口。可以指定多個接口約束。約束接口也可以是泛型的。）
/// <summary>
/// 接口
/// </summary>
interface IMyInterface
{
}
/// <summary>
/// 定義的一個字典類型
/// </summary>
/// <typeparam name="TKey"></typeparam>
/// <typeparam name="TVal"></typeparam>
class Dictionary<TKey, TVal>
where TKey : IComparable, IEnumerable
where TVal : IMyInterface
{
public void Add(TKey key, TVal val)
{
}
}
where T：U（為 T 提供的類型參數必須是為 U 提供的參數或派生自為 U 提供的參數。也就是說T和U的參數必須一樣）
class List<T>
{
void Add<U>(List<U> items) where U : T {/*...*/}
}
以上就是對六種泛型的簡單示例，當然泛型約束不僅僅適用於類，接口，對於泛型方法，泛型委托都同樣適用。
三、泛型方法
public class GenericClass
{
public void ShowT<T>(T t)
{
Console.WriteLine("ShowT print {0},ShowT Parament Type Is {1}", t, t.GetType());
}
}
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("*****************泛型方法調用*********************");
generice.ShowT<int>(11);
generice.ShowT<DateTime>(DateTime.Now);
generice.ShowT<People>(new People { Id = 11, Name = "Tom" });
Console.ReadKey();
}
顯示結果：
也是一樣的，現在終於實現瞭我們想要達到的效果瞭。我們可以看出，無論是什麼方式調用，最後我們獲取出來的類型都是原始類型。我們知道，用object獲取是利用瞭繼承這一特性，當編譯器編譯的時候，我們傳入的參數會進行裝箱操作，當我們獲取的時候又要進行拆箱操作，這個方法會損耗性能 。那麼泛型方法實現的原理又是怎樣的呢？首先，我們要知道，泛型是一個語法糖，在我們調用泛型方法，編譯器進行編譯時，才會確定傳入的參數的類型，從而生成副本方法。這個副本方法與原始方法一法，所以不會有裝箱拆箱操作，也就沒有損耗性能這回事瞭。
四、泛型類
泛型類封裝不特定於特定數據類型的操作。
通常，創建泛型類是從現有具體類開始，然後每次逐個將類型更改為類型參數，直到泛化和可用性達到最佳平衡。
創建自己的泛型類時，需要考慮以下重要註意事項：
- 要將哪些類型泛化為類型參數。
通常，可參數化的類型越多，代碼就越靈活、其可重用性就越高。 但過度泛化會造成其他開發人員難以閱讀或理解代碼。
- 要將何種約束（如有）應用到類型參數
其中一個有用的規則是，應用最大程度的約束，同時仍可處理必須處理的類型。 例如，如果知道泛型類僅用於引用類型，則請應用類約束。 這可防止將類意外用於值類型，並 使你可在 T 上使用 as 運算符和檢查 null 值。
- 是否將泛型行為分解為基類和子類。
因為泛型類可用作基類，所以非泛型類的相同設計註意事項在此也適用。 請參閱本主題後文有關從泛型基類繼承的規則。
- 實現一個泛型接口還是多個泛型接口。
class BaseNode { }
class BaseNodeGeneric<T> { }
// concrete type
class NodeConcrete<T> : BaseNode { }
//closed constructed type
class NodeClosed<T> : BaseNodeGeneric<int> { }
//open constructed type
class NodeOpen<T> : BaseNodeGeneric<T> { }
五、泛型接口
定義一個泛型接口：
interface IMyGenericInterface<T>
{
}
一個接口可定義多個類型參數，如下所示：
interface IMyGenericInterface<TKey,TValue>
{
}
具體類可實現封閉式構造接口，如下所示：
interface IBaseInterface<T> { }
class SampleClass : IBaseInterface<string> { }//如果T有約束,那麼string類型必須得滿足T的約束
六、泛型委托
委托可以定義它自己的類型參數。 引用泛型委托的代碼可以指定類型參數以創建封閉式構造類型，就像實例化泛型類或調用泛型方法一樣，如以下示例中所示：
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Del<int> m1 = new Del<int>(Notify);
m1.Invoke(1111);
Del<string> m2 = new Del<string>(Notify);
m2.Invoke("字符串");
Console.ReadKey();
}
public delegate void Del<T>(T item);
public static void Notify(int i) { Console.WriteLine("{0} type is {1}", i,i.GetType()); }
public static void Notify(string str) { Console.WriteLine("{0} type is {1}", str, str.GetType()); }
}
運行結果：
七、泛型代碼中的默認關鍵字：Default
在泛型類和泛型方法中產生的一個問題是，在預先未知以下情況時，如何將默認值分配給參數化類型 T：
- T 是引用類型還是值類型。
- 如果 T 為值類型，則它是數值還是結構。
給定參數化類型 T 的一個變量 t，隻有當 T 為引用類型時，語句 t = null 才有效；隻有當 T 為數值類型而不是結構時，語句 t = 0 才能正常使用。解決方案是使用default關鍵字，此關鍵字對於引用類型會返回空，對於數值類型會返回零。對於結構，此關鍵字將返回初始化為零或空的每個結構成員，具體取決於這些結構是值類型還是引用類型。
namespace MyGeneric
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
object obj1=GenericToDefault<string>();
object obj2 = GenericToDefault<int>();
object obj3 = GenericToDefault<StructDemo>();
Console.ReadKey();
}
public static T GenericToDefault<T>()
{
return default(T);
}
}
public struct StructDemo
{
public int Id { get; set; }
public string Name { get; set; }
}
}
運行結果：
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