C#中的泛型
参考书：《c#2.0完全自学手册》 《C# 2005 & .NET 3.0高级编程(第5版) 》
NET 2.0提供了泛型。有了泛型，就不再需要Object类了
泛型类使用泛型类型，并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型
1.概述
型并不是一个全新的结构，其他语言中有类似的概念
如：C++模板就与泛型相当
泛型不仅是C#语言的一种结构，而且是CLR定义的
所以，即使泛型类是在C#中定义的，也可以在Visual Basic中用一个特定的类型实例化该泛型
2.泛型的优点
(1)性能
System.Collections —— 非泛型集合类
System.Collections. Generic —— 泛型集合类
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时，需要进行装箱和拆箱操作
［知识点］装箱和拆箱
.NET很容易把值类型转换为引用类型，所以可以在需要对象(对象是引用类型)的任意地方使用值类型
例如，int可以赋予一个对象
从值类型转换为引用类型称为装箱。如果方法需要把一个对象作为参数，而且传送了一个值类型，装箱操作就会自动进行
另一方面，装箱的值类型可以使用拆箱操作转换为值类型。在拆箱时，需要使用类型转换运算符
装箱和拆箱操作很容易使用，但性能损失比较大，迭代许多项时尤其如此
而通过使用泛型，如：
System.Collections.Generic命名空间中的List<T>类不使用对象，而是在使用时定义类型
List<int> list = new List<int>();
List<T>类的泛型类型定义为int，所以int类型在JIT编译器动态生成的类中使用，不再进行装箱和拆箱操作
(2)类型安全
(3)二进制代码的重用
更好地重用二进制代码。泛型类可以定义一次，用许多不同的类型实例化。而不需要像C++模板那样访问源代码
泛型类型可以在一种语言中定义，在另一种.NET语言中使用
(4)泛型类的定义会放在程序集中，所以用某个类型实例化泛型类不会在IL代码中复制这些类
但在JIT编译器把泛型类编译为内部码时，会给每个值类型创建一个新类；引用类型共享同一个内部类的所有实现代码
(5)命名约定
泛型类型的名称用字母T作为前缀
如没有特殊的要求，泛型类型允许用任意类替代，且只使用了一个泛型类型，就可以用字符T作为泛型类型的名称
如泛型类型有特定的要求(比如：必须实现一个接口或派生于基类)，或者使用了两个或多个泛型类型，那么就应给泛型类型使用描述性的名称
［2009-3-15］（续）
2.创建泛型类（通过代码及注释来说明）
实现一个简单链表
//定义了一个泛型类MyList
public class MyList<T> //参数T，即类型(类型参数)，可以通过传入不同的类型，使得整个类中T都替换为这个类型
{
private MyItem myItem; //定义MyItem对象
public MyList()
{
myItem = null;
}
/// <summary>
/// 向MyList中添加元素(实际是MyItem对象)
/// </summary>
/// <param name="t"></param>
public void Add(T t)
{
MyItem n = new MyItem(t);
n.Next = myItem;
myItem = n;
}
//使用迭代器
public IEnumerator<T> GetEnumerator()
{
MyItem currentItem = myItem;
while (currentItem != null)
{
yield return currentItem.Data; //迭代器依次返回每个元素
currentItem = currentItem.Next; //下一个
}
}
//表示MyList中每个元素
private class MyItem //MyItem分为两部分：存储MyList元素的data变量，指向下一个元素的next变量
{
private MyItem next;
private T data;
public MyItem(T t)
{
next = null;
data = t;
}
public MyItem Next
{
get
{
return next;
}
set
{
next = value;
}
}
public T Data
{
get
{
return data;
}
set
{
data = value;
}
}
}
}
//主程序中调用
MyList<int> myList = new MyList<int>();
for (int x = 0; x < 5; x++)
{
myList.Add(x);
}
foreach (int i in myList) //输出
{
System.Console.WriteLine(i);
}
3.泛型类的特性
(1)默认值：
当需要给类型T指定null
而不能把null赋予泛型类型，原因是泛型类型也可以实例化为值类型，而null只能用于引用类型
此时可以使用default关键字
通过default关键字，将null赋予引用类型，将0赋予值类型
如：方法中给类型T指定null
T xxx= default(T);
注意：在泛型中，根据泛型类型是引用类型还是值类型，default关键字用于将泛型类型初始化为null或0
(2)约束
如果泛型类需要调用泛型类型上的方法，就必须添加约束
public class DocumentManager<TDocument> where TDocument : IDocument
...................
给DocumentManager<TDocument>类定义一个约束：
TDocument类型必须执行IDocument接口
where子句指定了执行IDocument接口的要求
泛型还有几种约束类型(如下表)
| 约 束 |
说 明 |
| where T : struct |
使用结构约束，类型T必须是值类型 |
| where T : class |
类约束指定，类型T必须是引用类型 |
| where T : IFoo |
指定类型T必须执行接口IFoo |
| where T : Foo |
指定类型T必须派生于基类Foo |
| where T : new() |
这是一个构造函数约束，指定类型T必须有一个默认构造函数 |
| where T : U |
这个约束也可以指定，类型T1派生于泛型类型T2。该约束也称为裸类型约束 |
注意：在CLR 2.0中，只能为默认构造函数定义约束，不能为其他构造函数定义约束
使用泛型类型还可以合并多个约束
where T : IFoo，new()约束和MyClass<T>声明指定，类型T必须执行IFoo接口，且必须有一个默认构造函数
(3)继承
泛型类型可以执行泛型接口，也可以派生于一个类。
泛型类可以派生于泛型基类，要求是必须重复接口的泛型类型，或者必须指定基类的类型
如：
//基类
public class Base<T>
{
}
public class Derived<T> : Base<T> //重复基类的泛型类型
{
}
public class Derived<T> : Base<string> //指定基类的类型
{
}
所以，派生类可以是泛型类或非泛型类
如，可以定义一个抽象的泛型基类，它在派生类中用一个具体的类型实现
public abstract class Calc<T> //抽象泛型基类
{
public abstract T Add(T x, T y);
public abstract T Sub(T x, T y);
}
//派生类不是泛型
public class SimpleCalc : Calc<int>
{
public override int Add(int x, int y)
{
return x + y;
}
public override int Sub(int x, int y)
{
return x - y;
}
}
(4)静态成员
泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享
public class StaticDemo<T>
{
public static int x; //StaticDemo<T>类包含静态字段x
}
StaticDemo<string>.x = 4; //string类型使用了StaticDemo<T>类
StaticDemo<int>.x = 5; //int类型使用了StaticDemo<T>类
//以上是存在两组静态字段
Console.WriteLine(StaticDemo<string>.x); // 输出的结果是4
<!---->