泛型程序设计详解（一）

前言

　　泛型是C#和.Net的一个重要概念，泛型不仅是C#编程语言中的一部分，而且与程序集中的IL(Intermediate Language)代码紧密的集成。

　　在平时编程过程中，常常会出现编写一些差不多的代码块，不同的仅是处理不同的数据类型。比如一个处理int数据的方法，现在新加了string类型的数据。是不是把之前的方法复制一遍，然后修改类型int为string。当然这样的方法是没有错的，那么后面又新增了其他的许多类型怎么办？还是复制修改吗？这样代码看上去很冗余，很复杂。这时候泛型就出现了。下面我们看下为何使用泛型吧。

优点

　　下面介绍下泛型的优点，尤其是下面几个：

• • l 性能
  • l 类型安全
  • l 二进制代码重用

 

　　一、性能

　　　　泛型的一个主要优点就是性能，在泛型集合类和非泛型集合类中，对值类型使用非泛型集合类，在把值类型转换为引用类型和把引用类型转换为值类型的时候，需要进行装箱和拆箱的操作（前面的文章中讲到了拆箱和装箱会造成一定的性能损失），当集合数据量大的时候造成的性能损失也就随之的增大了。

　　　　使用非泛型集合时：

            var list = new ArrayList();
            list.Add(100);//装箱  int-object
            int i = (int)list[0];//拆箱  object-int
            foreach (int item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);//遍历拆箱输出
            }        

 

　　　　使用泛型集合类时：

  　　

            var list = new List<int>();
            list.Add(100);//无装箱操作   
            int i =  list[0];//无拆箱拆箱   
            foreach (int item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);//无拆箱操作
            }    

 

　　　　减少装箱拆箱操作，节省了性能消耗。这也就是泛型的主要优点了。

　　二、类型安全

　　　　泛型另一个优点就是类型安全，这里我们还是使用非泛型集合类ArrayList()和泛型集合类List来做案例。

　　　　非泛型集合类ArrayList():

    

            var list = new ArrayList();
            list.Add(100);// 添加一个int类型
            list.Add("string");//添加一个string类型
            foreach (int item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);//遍历循环输出
            }

这里允许输出和抛出异常：

System.InvalidCastException:“Unable to cast object of type 'System.String' to type 'System.Int32'.”    

　　　　无法强制把”string”转换成int类型。

　　　　我们再看泛型集合类：

  　　　　　　var list = new List<int>();
            list.Add(100);// 添加一个int类型
            list.Add("string");//添加一个string类型,编译器报错，无法从string转换到int
            foreach (int item in list)
            {
                Console.WriteLine(item);//遍历循环输出
            }

　　　　在添加”string”类型的时候编译器报错，无法添加。这里也就杜绝了后续的错误。这也就是保证了类型的安全。

 

　　三、二进制代码重用

　　　　泛型允许更好的重用二进制代码，泛型类型可以定义一次，并且可以再许多不同的类型实例化，相比C++来说，不用每次访问源代码。

　　　　例如上面使用的泛型集合类，using System.Collections.Generic; 中的List类，可以用int，string，自定义类去实例化。

　　　　泛型类型还可以在一种语言定义，然后再其他任何.Net语言中使用。

 

泛型类的功能

　　这里我们可以来了解下创建泛型类了之后，泛型类有哪些功能呢？

• • l 默认值
  • l 约束
  • l 继承
  • l 静态成员

　　一、默认值

　　　　在我们定义了泛型类型之后如何赋值呢？

public class Tclass
     {
        public static T Get()
        {
            T a = default;
            return a;
        }

    }

　　　　因为在泛型中初始给值不好给，你说给null吧，null是给引用类型的，你是给0吧，这又是给值类型的，这时候出现了default，当时引用类型调用时就给null，当时值类型时就0。

 

　　二、约束

　　　　说到泛型类型的约束时，不得不提关键字where，where是用来限制参数的范围的，如果不符合where条件指定的参数范围，编译是不允许通过的。

　　　　这里泛型类型的约束主要可以分为以下6中

• • l Where T: class（类型参数必须是引用类型）
  • l Where T:struct（类型参数必须是值类型）

         public class Tclass
        where T:class //类型参数为引用类型
        where U:struct  //类型参数为值类型
             {}    

 

• • l Where T：<接口名称>（类型参数必须是指定的接口或者实现指定的接口）

     /// 

    /// 接口
    /// 
    interface Itest
    {
    }
    /// 

    /// 定义一个字典类型
    /// 
    /// 
    /// 
    class Dictionary
      where TK : IComparable, IEnumerable
       where TV : Itest
    {
        public void Add(TK key, TV val)
        {
        }
    }

 

 

• • l Where T:<基类名>（参数必须是指定的基类或者是派生自指定的基类）

    class Ttest { }

    class Tclass where T:Ttest
    {
        
    }

 

• • l Where T:new ()（这是一个构造函数的约束，指定参数类型必须有一个默认构造函数，当与其他约束一起使用时必须放在其最后）

　　class EmployeeList where T : Employee, IEmployee, System.IComparable, new()
　　{
    　　// ...
　　}

 

• • l Where T1:T2（这个约束指定类型T1派生自泛型类型T2，也就是说T1的参数类型要和T2一样）

　　public class Tclass where T:IComparable { }

 

 

　　三、继承

　　　　泛型类型的继承与普通类的继承相似但不同。

    /// 

    /// 抽象基类，泛型类型
    /// 
    /// 
    public abstract class Ttest
    {
        public abstract T Add(T x, T y);
    }

   /// 

   /// 继承抽象基类，实现int类型
   /// 
   /// 
    class Tclass : Ttest<int>
    {
        public override int Add(int x, int y) => x + y;  

    }

 

　　四、静态成员

　　　　泛型类型的静态成员需要特殊的关注，泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。

    /// 

    /// 泛型类型，静态字段x
    /// 
    /// 
    public class Ttest
    {
        public static int x;
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Ttest<string>.x = 111;
            Ttest<int>.x = 222;
            Console.WriteLine(Ttest<string>.x);
        }

    }

　　　　上面事例中最后输出的为111，

总结

　　这里我们主要是介绍了泛型的优点及泛型类型的功能。在我们日常的编程中会发现很多地方可以使用泛型。提高代码的扩展性及重用性。同时也可以减少对object类型的使用，采用泛型类型的使用来替代。较少对性能的消耗。我们下一节主要是对泛型类型的协变及抗变进行一定的理解。

 

　　　　只要认为是对的就去做，坚持去做，不要在乎别人的看法，哪怕是错，至少你有去做过证明曾经你努力过。

 

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