泛型程序设计详解（一）
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<T>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<T>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<T>
{
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<T,U>
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）
/// <summary>
/// 接口
/// </summary>
interface Itest
{
}
/// <summary>
/// 定义一个字典类型
/// </summary>
/// <typeparam name="TK"></typeparam>
/// <typeparam name="TV"></typeparam>
class Dictionary<TK, TV>
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<T> 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<T> where T : Employee, IEmployee, System.IComparable<T>, 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<T> 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。
/// <summary>
/// 抽象基类，泛型类型
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public abstract class Ttest<T>
{
public abstract T Add(T x, T y);
}
/// <summary>
/// 继承抽象基类，实现int类型
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
class Tclass<T> : 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。
/// <summary>
/// 泛型类型，静态字段x
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
public class Ttest<T>
{
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。