NET高级面试指南专题二【泛型】

在C#中，泛型（Generics）是一种强大的特性，它允许你编写具有通用性的类、接口和方法，以便在编译时指定具体的数据类型。泛型的引入提高了代码的重用性、类型安全性和性能。

泛型种类详解

1. 泛型类（Generic Class）：
   泛型类允许你创建具有通用性的类，其中的字段、属性、方法等可以使用泛型类型参数。

代码示例：

public class GenericClass<T>
{
    private T data;

    public GenericClass(T input)
    {
        data = input;
    }

    public T GetData()
    {
        return data;
    }
}

// 使用泛型类
GenericClass<int> intContainer = new GenericClass<int>(42);
int intValue = intContainer.GetData();

GenericClass<string> stringContainer = new GenericClass<string>("Hello, Generics!");
string stringValue = stringContainer.GetData();

2. 泛型方法（Generic Method）：
   泛型方法允许你在方法中使用泛型类型参数，使方法具有通用性。

代码示例：

public class GenericMethods
{
    public T GetMax<T>(T first, T second) where T : IComparable<T>
    {
        return first.CompareTo(second) > 0 ? first : second;
    }
}

// 使用泛型方法
GenericMethods genericMethods = new GenericMethods();
int maxInt = genericMethods.GetMax(10, 20);
double maxDouble = genericMethods.GetMax(3.14, 2.71);

3. 泛型接口（Generic Interface）：
   泛型接口允许你创建具有通用性的接口，其中的方法可以使用泛型类型参数。

代码示例：

public interface IRepository<T>
{
    void Add(T item);
    T GetById(int id);
}

public class UserRepository : IRepository<User>
{
    public void Add(User user)
    {
        // 实现添加用户的逻辑
    }

    public User GetById(int id)
    {
        // 实现获取用户的逻辑
        return null;
    }
}

4. 泛型委托（Generic Delegate）：
   泛型委托允许你定义具有通用性的委托，以便在运行时动态指定方法的参数和返回类型。

代码示例：

public delegate T MyGenericDelegate<T>(T input);

public class GenericDelegates
{
    public int Square(int x)
    {
        return x * x;
    }

    public string Reverse(string str)
    {
        return new string(str.Reverse().ToArray());
    }
}

// 使用泛型委托
GenericDelegates genericDelegates = new GenericDelegates();
MyGenericDelegate<int> squareDelegate = genericDelegates.Square;
int squaredResult = squareDelegate(5);

MyGenericDelegate<string> reverseDelegate = genericDelegates.Reverse;
string reversedResult = reverseDelegate("hello");

5. 泛型约束（Generic Constraint）：
   泛型约束允许你限制泛型类型参数的类型，以满足特定的条件。

代码示例：

public class GenericConstraints<T> where T : class, new()
{
    public T CreateInstance()
    {
        return new T();
    }

    public void ProcessItem(T item)
    {
        // 处理泛型参数
    }
}

// 使用泛型约束
GenericConstraints<MyClass> constrainedObject = new GenericConstraints<MyClass>();
MyClass instance = constrainedObject.CreateInstance();

常见问题：
什么是泛型，为什么我们需要它？

答案：泛型是一种C#中的编程机制，允许我们在编写类、方法、接口时使用通用类型，提高了代码的重用性、类型安全性和性能。通过泛型，我们可以编写更加通用的代码，而不必针对每种数据类型都创建不同的实现。

泛型与非泛型代码的主要区别是什么？

答案：非泛型代码在编写时需要明确指定数据类型，而泛型代码在编写时使用通用类型，可以在编译时指定具体的类型。泛型提供了更灵活、通用的代码结构，使得代码更易于维护和扩展。

什么是泛型类和泛型方法？能否举例说明？

答案：泛型类是具有一个或多个泛型类型参数的类，例如List。泛型方法是在方法中使用泛型类型参数，例如实现一个通用的排序方法。示例见前述回答。

泛型约束是什么？为什么使用泛型约束？

答案：泛型约束是一种限制泛型类型参数的类型的机制。通过使用泛型约束，我们可以确保泛型类型参数满足特定的条件，例如实现了某个接口、具有默认构造函数等。这提高了泛型代码的灵活性和类型安全性。

什么是协变性和逆变性？在泛型中如何应用这两个概念？

答案：协变性和逆变性是指类型在派生或基类型上的变化。在C#中，协变性可以在接口和委托中使用关键字out，逆变性可以在接口和委托中使用关键字in。这允许我们在不破坏类型安全性的前提下进行类型的转换。

协变性（Covariance）示例

// 定义一个协变接口
public interface ICovariant<out T>
{
    T GetItem();
}

// 实现协变接口
public class CovariantClass<T> : ICovariant<T>
{
    private T item;

    public CovariantClass(T value)
    {
        item = value;
    }

    public T GetItem()
    {
        return item;
    }
}

// 使用协变接口
ICovariant<Animal> animalCovariant = new CovariantClass<Dog>(new Dog());
Animal myAnimal = animalCovariant.GetItem();

逆变性（Contravariance）示例

// 定义一个逆变接口
public interface IContravariant<in T>
{
    void SetItem(T item);
}

// 实现逆变接口
public class ContravariantClass<T> : IContravariant<T>
{
    public void SetItem(T item)
    {
        // 处理传入的项目
    }
}

// 使用逆变接口
IContravariant<Dog> dogContravariant = new ContravariantClass<Animal>();
dogContravariant.SetItem(new Dog());

什么是泛型委托？举例说明其用法。

答案：泛型委托是具有泛型类型参数的委托。它允许在运行时指定方法的参数和返回类型。示例见前述回答。

泛型与装箱拆箱有什么关系？如何避免不必要的装箱拆箱操作？

答案：泛型可以避免不必要的装箱拆箱操作，因为它允许在编译时指定具体的数据类型，而不是使用通用的object类型。这提高了性能，并避免了装箱拆箱可能引发的运行时异常。

在泛型中使用的常见约束有哪些？

答案：常见的泛型约束包括where T : class（T必须是引用类型）、where T : struct（T必须是值类型）、where T : new()（T必须有无参数的构造函数）、where T : SomeInterface（T必须实现某个接口）等。