CLR via C#(16)--泛型

泛型就像是一个模板，常常定义一些通用的算法，具体调用时再替换成实际的数据类型，提高了代码的可重用性。

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一、初识泛型

1. 简单实例

以最常用的FCL中的泛型List<T >为例：

static void Main(string[] args)
       {
           List<int> num = new List<int>();
           num.Add(1);
           num.Add(3);
           int num1 = num[0];
           int num2 = num[1];
       }

尖括号中的T是不确定的数据类型，叫做类型参数，一般规定以字母T开头，可以是TKey, TValue都可以。而调用时指定的具体类型叫做类型实参。

查看一下IL代码：

• 类型名List是以“`”加数字结尾的。数字表示类型的元数，也就是需要指定具体类型的参数个数。
• 泛型是类型安全的。如果用“num.Add("a");”会发生编译错误；
• 泛型可以提高算法的可重用性，而且从例子中看出int类型并没有进行装箱拆箱操作，相比将所有类型转换为Object的方式而言，提高了程序的性能。
• 为泛型变量设置默认值时常使用default关键字进行，T temp=default(T)。如果T为引用类型，则temp为null;如果T为值类型，则temp设为0值.

2. 开放类型与封闭类型：

开放类型：具有泛型参数的类型是开放类型，如List<T>，CLR不允许构造开放类型的实例；

封闭类型：在实际调用代码时，如果所有类型实参都已经指定了实际数据类型，如List<string>，则该类型为封闭类型。CLR允许构造封闭类型的实例。

3. 类型推断：

先看这段很常见的代码：

为了增强可读性，编译器支持类型推断功能，省略<>，我们可以将上面调用的方法改为：

* 需要注意的是，类型推断时C#使用的是变量的数据类型，而不是变量引用的对象的类型。例如：

虽然s1和s2都是指向了字符串对象，但是这两个变量的类型是不同的，所以会产生编译错误。

二、协变和逆变泛型类型参数

通过协变量和逆变量，可以将泛型委托或者接口的类型参数进行一定的类型转换。

• 逆变量：泛型类型参数可以从基类转为派生类，用in关键字标识，只出现在输入位置，例如方法的参数；

public delegate void Func<in T>(T arg);

static void Main(string[] args)

{

Func<object> f1 = null;

Func<string> f2 = f1;

}

• 协变量：泛型类型参数可以从派生类改为它的基类，用out关键字标识，只出现在输出位置，例如方法的返回值。

public delegate TResult Func<out TResult>();

static void Main(string[] args)

{

Func<string> fn=null;

object result=fn();

}

三、泛型约束

在设计泛型的类型参数时，可以通过where子句指定类型需要满足的约束条件。主要包含以下几种约束方式：

1. 主要约束

一个类型参数可以指定0或1个主要约束，主要约束可以一个非密封的引用类型，它表示类型实参必须与约束类型相同或者为约束类型的派生类。该引用类型不能为Object, Array, Delegate, MulticastDelegate, ValueType, Enum, Void。

class Constraint1<T> where T : Stream
{
     public void Close(T stream)
     {
         stream.Close();
     }
}

class Program
{
     static void Main(string[] args)
     {
         Constraint1<FileStream> s2 = new Constraint1<FileStream>();
     }
}

两种特殊的主要约束：class和struct。

• Class约束：要求指定的类型实参必须是引用类型。Where T:class

在没有约束的情况下，如果T为值类型，是不能赋值为null的，所以会产生编译错误。添加约束后编译通过:

• Struct 约束：要求指定的类型实参必须是值类型

在没有约束的情况下，如果T为引用类型是不能声明为可空值类型的，所以会产生编译错误。添加struct约束后运行正常:

2. 次要约束

一个类型参数可以指定0或者多个次要约束。常见的次要约束主要有两种：

• 接口约束：类型实参必须实现了指定的所有接口。例如：

接口约束的另外一个好处是：值类型实参调用接口方法时不用进行装箱操作。

• 类型参数约束：在指定的类型实参之间，存在着一定关系。例如要求存在继承关系：

3. 构造器约束

构造器约束要求类型实参必须实现了无参构造器，而且它不支持有参构造器。