（八）CSharp-泛型类和参数约束（1）

一、C# 中的泛型

泛型（generic）特性可以让多个类型共享一组代码。

泛型类型不是类型，而是类型的模板。

C# 提供了5种类型：类、结构、接口、委托和方法。

泛型类

泛型的主要优点：

• 性能
  类型转换时，非泛型的类型进行装箱和拆箱时，会使得性能损失比较大。（需要转换运算符以及拷贝内存）

• 类型安全
  如果在泛型类中，定义了具体类型，编译器就不会编译代码。

• 二进制代码重用
  泛型可以定义一次，就可以用于不同类型的实例化。

• 代码的扩展
  1）泛型类的定义会放在程序集中，所以用特定类型实例化泛型类不会在 IL 代码中复制这些类。（即类型实例化的代码在使用泛型时，不会进行拷贝这些实例化的代码）。
  2）在 JIT 编译器把泛型类编译为本地代码时，会给每个值类型创建一个新类，引用类型共享同一个本地类的所有相同的实现代码。（比如 List《int》会对其类型进行复制，而 List《MyClass》会对其类型进行引用。）

• 命名约定

命名规则：

泛型类型的名称用字母 T 作为前缀。
泛型类型允许用任意类替代，且只使用了一个泛型类型。

 public class List { }
    public class LinkedList { }

• 如果泛型类型有特定的要求（例如，它必须实现一个接口或派生自基类），或者使用了两个或多个泛型类型，就应该泛型类型使用描述性的名称：

    //泛型委托
    public delegate void EventHandler(object sender, TEventArgs e);
    public delegate TOutput Converter(TInput from);
    //泛型类
    public class SortedList { }

二、声明泛型类

泛型声明定义的代码：

    //T1,T2 为类型参数
    class SomeClass
    {
        public T1 SomeVar;
        public T2 OtherVar;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //构造的类型
            var first = new SomeClass();
            var second = new SomeClass();

            Console.ReadKey();
        }
    }

执行测试代码的作用：

   //SomeClass()
    class SomeClass
    {
        public short SomeVar;
        public int OtherVar;
    }

   //SomeClass()
    class SomeClass
    {
        public int SomeVar;
        public short OtherVar;
    }
    

三、比较泛型和非泛型栈

实现泛型栈的代码例子：

    class MyStack
    {
        T[] StackArray;
        int StackPointer = 0;

        public void Push(T x)
        {
            if (!IsStackFull)
                StackArray[StackPointer++] = x;
        }

        public T Pop()
        {
            return (!IsStackEmpty) ? StackArray[--StackPointer] : StackArray[0];
        }


        const int MaxStack = 10;
        bool IsStackFull { get { return StackPointer >= MaxStack; } }
        bool IsStackEmpty { get { return StackPointer <= 0; } }

        public MyStack()
        {
            StackArray = new T[MaxStack];
        }

        public void Print()
        {
            for (int i = StackPointer - 1; i >= 0; i--)
                Console.WriteLine($"  Value: { StackArray[i] }");

        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            MyStack StackInt = new MyStack();
            MyStack StackString = new MyStack();

            StackInt.Push(3);
            StackInt.Push(5);
            StackInt.Push(7);
            StackInt.Push(9);
            StackInt.Print();

            StackString.Push("This is fun");
            StackString.Push("Hi there!  ");
            StackString.Print();
            Console.ReadKey();
        }
    }

表-非泛型栈和泛型栈之间的区别

	非泛型	泛型
源代码大小	更大：需要为每一种类型编写一个新的实现（有重复的代码逻辑）	更小：不管构造类型的数量有多少，只需要一个实现
可执行文件大小	无论每一个版本的栈是否会被使用，都会在编译的版本中出现	可执行文件中只会出现有构造类型的类型 （疑问：设计泛型类型的代码逻辑不在可执行文件里吗？似乎有些明白了，泛型只会放在程序集中，而不会拷贝这些实例化的代码，所以编译器不会编译设计泛型的代码。）
写的难易度	易于书写，因为它更具体	比较难写，因为它更抽象 （我觉得因为想要通用任何可支持的类型，需要考虑点多，越是抽象（类型特征越多），设计的代码结构就越复杂。）
维护的难易度	更容易出问题，因为所有修改需要应用到每一个可用的类型上 （因为类型已固定了，如果更改类型或者代码结构，就会把所有应用到的地方都修改一遍，容易出错。）	易于维护，因为只需要修改一个地方

四、类型参数的约束

1、类型参数的约束

由于泛型不知道它们保存的项的类型是什么，也就不会知道这些类型实现的成员，就不会对这些成员进行运算符的事情。

所以，如果泛型类需要调用泛型类型中的方法，就必须添加约束。

未绑定的类型参数： 符合约束的未绑定的类型参数。如果泛型里有 Object 成员，那么这个Object 成员是已知的类型，可以对它做一些如 ToSting、Equals 以及 GetType 方法的处理。而如果其他未知类型的成员不能像 Object 成员那样可以直接处理的，是未绑定的类型参数。

class Simple
{
static public bool LessThan(T i1,T i2)
{
//错误，因为i1 和 i2 属于未绑定的类型参数，
//不能使用 < 运算符进行处理
retrun i1 < i2;
}
}

2、Where 子句

约束使用 where 子句列出。

• 每一个有约束的类型参数都有自己的 where 子句。
• 如果形参有多个约束，它们在 where 子句中使用逗号分隔。

where 子句的语法如下：

where TypeParam : constraint,constraint,...
//where：关键字
//TypeParam：类型参数
//constraint,constraint,...：约束列表

关于 where 子句的要点：

• 它们在类型参数列表的关闭尖括号之后列出。
• 它们不使用逗号或其他符号分隔。
• 它们可以以任何次序列出。
• where 是上下文关键字，所以可以在其他上下文中使用。

//T1 未绑定，T2 和 T3 具有约束
class MyClass < T1,T2,T3 >
		where T2:Customer //T2的约束
		where T3:IComparable //T3的约束
{
...
}

3、约束类型和次序

公有5种类型的约束：

约束类型	描述
类名	只有这个类型或从它派生的类才能用作类型实参
class	任何引用类型，包括类、数组、委托和接口都可以用作类型实参
struct	任何值类型都可以用作类型实参（包括枚举？ 好吧，所有值类型，那就是包括枚举）
接口名	只有这个接口或实现这个接口的类型才能用作类型实参
new()	任何带有无参公共构造函数的类型都可以用作类型实参。这叫作构造函数约束

where 子句可以以任何次序列出。但是，where 子句中的约束必须有特定的顺序。

• 最多只能有一个主约束，而且必须放在第一位。
• 可以有任意多的接口名称约束。
• 如果存在构造函数约束，则必须放在最后。

约束	约束类型	个数
主约束	ClassName class struct	0或1个
次约束	InterfaceName	0或多个
构造函数约束	new()	0或1个

class SortedList
		where S:IComparable{...}

calss LinkedList
		where M : IComparable
		where M : ICloneable{...}

class MyDictonary
		where KeyType:IEnumerable,
		new()               {...}