Generics

C#泛型能力由CLR在运行时支持，区别于C++的编译时模板机制，和java的编译时"擦拭法"。这使得泛型能力可以在各个支持CLR的语言之间进行无缝的互操作。

C#泛型代码在被编译为IL代码和元数据时，采用特殊的占位符表示泛型类型，并用专有的IL指令支持泛型操作。而真正的泛型实例化工作以"on-demand"的方式，发生在JIT编译时。
work on a task when it is needed, otherwise, wait and do nothing

C#泛型编译机制

第一轮编译时，编译器只为Stack<T>类型产生"泛型版"的IL代码与元数据------并不进行泛型类型的实例化，T在中间只充当占位符

JIT编译时，当JIT编译器第一次遇到Stack<int>时，将用int替换"泛型版"IL代码与元数据中的T-----进行泛型类型的实例化。

CLR为所有类型参数为"引用类型（string,object 即为所有指针类型产生地址类型）"的泛型类型产生同一份代码,这里没有任何的效率提高，唯一的好处就是类型安全；但如果类型参数为"值类型"，对每一个不同的"值类型"，CLR将为其产生一份独立的代码。

C#泛型类与结构

class C<U,V>{} //合法
class D:C<string, int>{} //合法
class E<U,V> : C <U,V>{} //合法
class F<U,V> : C<string, int>{}//合法
class G : C<U,V>{}//非法

C# 除可单独声明泛型类型（包括类与结构）外，也可在基类中包含泛型类型的声明。但基类如果是泛型类，它的类型参数要么已实例化，要么来源于子类（同样是泛型类型）声明的类型参数。

泛型类型的成员

class C<V>{
    public V f1;    //声明字段
    public D<V> f2; //作为其他泛型类型的参数
    public C(V x){
        this.f1  = x;
    }
}
泛型类型的成员可以使用泛型类型声明中的类型参数。但类型参数如果没有任何约束，则只能在该类型上使用从System.Object集成的公有成员。

泛型接口

interface IList<T>{
    T[] GetElements();
}
interface IDictionary<K,V>{
    void Add(K key, V value);
}
//泛型接口的类型参数要么已实例化，要么来源于实现类声明的类型参数
class List<T> : IList<T>, IDictionary<int, T>{
    public T[] GetElements(){return null;}
    public void Add(int index, T value){}
}

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);
    }
}
泛型委托支持在委托返回值和参数上应用参数类型，这些参数类型同样可以附带合法的约束。


泛型方法简介

C#泛型机制只支持"在方法声明上包含类型参数"------即泛型方法

C#泛型机制不支持在除方法外的其他成员（包括属性，事件，索引器，构造器，析构器）的声明上包含类型参数，但这些成员本身可以包含在泛型类型中，并使用泛型类型的类型参数

泛型方法既可以包含在泛型类型中，也可以包含在非泛型类型中

泛型方法的声明与调用

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

泛型方法的重载（不谈了）

泛型方法的重写

abstract class Base  //两个方法都带约束
{
    public abstract T F<T,U>(T t, U u) where U:T;
    public abstract T G<T>(T t) where T:IComparable;
}

class Derived : Base{
    //合法的重写，约束被默认继承
    public override X F<X,Y>(X x, Y y){}

    //非法的重写，指定任何约束都是多余的
    public override T G<T>(T t) where T:IComparable{} //where字句又写了一下，或是想另加约束都是非法的
                                                                                      //重写的这种约束要求必须都是一样的，只能默认继承父类
}
 
泛型约束简介

C#泛型要求对"所有泛型类型或泛型方法的类型参数"的任何假定，都要基于"显示的约束"，以维护C#所要求的类型安全。

"显示约束"由where字句表达，可以指定"基类约束"，"接口约束","构造器约束","值类型/引用类型约束"共四种约束。

"显示约束"并非必须，如果没有指定"显示约束"，泛型类型参数将只能访问System.Object类型中的公有方法。

基类约束

class A { public void F1(){}}
class B { public void F2(){}}

class C<S,T> where S:A where T:B //S继承自A，T继承自B
{
    //可以在类型为S的变量上调用F1,
    //可以在类型为T的变量上调用F2
    ........
}

接口约束

interface IPrintable { void Print();}
interface IComparable<T> { int CompareTo(T v);}
interface IKeyProvider<T> { T GetKey();}

class Dictionary<K,V> where K : IComparable<K> where V : IPrintable , IKeyProvider<K>
{
    //可以在类型为K的变量上调用CompareTo,
    //可以在类型为V的变量上调用Print,GetKey
    ........
}

构造器约束

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();  只支持无参的构造器约束，C#没有有参的构造器约束
    .........
}

C<A> c = new C<A>();    //可以，A有无参构造器
C<B> c = new C<B>();    //错误，B没有无参构造器

值类型引用类型约束

public struct A { ... }
public class B { ... }

class C<T>  where T : struct  // 这里T 不是继承
{
    //T在这里是一个值类型
    ...
}

C<A> c = new C<A>();   //    可以，A是一个值类型
C<B> c = new C<B>();   //    错误，B是一个引用类型