C#高级编程之泛型二（泛型类型约束、类型、反射与泛型）

泛型类型约束

简言之：对泛型类型进行约束，细化，限定。

MSDN的定义：泛型定义中的 where 子句指定对用作泛型类型、方法、委托或本地函数中类型参数的参数类型的约束，意思就是可以有泛型类、泛型方法、泛型委托或泛型接口四类【即where可以写在这4种后面】。

约束可指定接口、基类或要求泛型类型为引用、值或非托管类型。 它们声明类型参数必须具备的功能。意思就是where T,这个T类型参数可以是接口、基类、是引用类型、值类型或非托管类型。

下表列出了五种类型的约束：

约束	说明
T：struct	类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。
T:class	类型参数必须是引用类型，包括任何类、接口、委托或数组类型。
T:new ()	类型参数必须具有无参数的公共构造函数。当与其他约束一起使用时，new() 约束必须最后指定。
T：<基类名>	类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。
T：<接口名称>	类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。
T：U	为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束.

在上一篇文章中我们提到对于以Object作为形参来解决方法复用的时候会有类型安全问题。泛型约束可以解决这一问题。具体如下例所示：

    class Animal
    {
        public string Name { get; set; }

        public void Say()
        {
            Console.WriteLine($"{Name} is saying");
        }
    }
    class Cat : Animal
    {

    }
    class Dog : Animal
    {

    }

我们想让猫和狗发出叫声，当非动物叫的时候，程序抛异常了。客户端代码如下：

public static void Main(string[] args)
        {
            Animal dog = new Cat()
            {
                Name = "dogXiaoHe"
            };
            Animal Cat = new Cat()
            {
                Name = "CatXiaoMiao"
            };
            string NonAnimalDemo = "123";
            ShowInfo(dog);
            ShowInfo(Cat);
            ShowInfo(NonAnimalDemo);
        }

    public static void ShowInfo(object obj)
        {
            Animal animal = (Animal)obj;//必须进行类型判断转换，因为C#是强类型语言，在运行时必须明确其类型。
            //dynamic animal = obj;
            //if(obj is Animal)
            //{
            //    (obj as Animal).Say();
            //}
            Console.WriteLine($"name={obj.GetType().Name},type={obj.GetType()},property Name={animal.Name}");
            animal.Say();
        }

当执行到ShowInfo(NonAnimalDemo)时，程序抛异常，只能在运行期间才能捕捉到异常。

注意一点：此处提供了几种进行类型转换的方法：

1.直接强转，强转失败会抛异常。

2.is as 类型转换，不会抛异常。

3.dynamic关键字.dynamic是FrameWork4.0的新特性。dynamic的出现让C#具有了弱语言类型的特性。编译器在编译的时候不再对类型进行检查（在代码后面加上animal.aaa();方法编译时也不会报错，但是不安全），编译期默认dynamic对象支持你想要的任何特性。

换用泛型方法并进行泛型约束后：编译阶段就能检查错误。

    public static void ShowInfo<T>(T tParam) where T : Animal
        {
            Console.WriteLine($"name={tParam.GetType().Name},type={tParam.GetType()},property Name={tParam.Name}");
            tParam.Say();
        }

泛型类型

泛型接口

如上面的例子，当只想让实现IRunning的动物Say时，可以使用泛型接口（或者这么理解，我让这个动物增加了一个running功能，拓展了功能），如下。

class Tiger : Animal, IRunning
    {
        public void Speed()
        {
            Console.WriteLine($"{Name} speed is to fast,is runnning");
        }
    }

泛型接口方法如下：

public static void ShowInfo<T>(T tSParam) where T : Animal, IRunning
        {
            Console.WriteLine($"name={tSParam.GetType().Name},type={tSParam.GetType()},property Name={tSParam.Name}");
            tSParam.Say();
            tSParam.Speed();
        }

客户端执行，结果如下：

public static void Main(string[] args)
        {
            Animal dog = new Cat()
            {
                Name = "dogXiaoHe"
            };
            Animal Cat = new Cat()
            {
                Name = "CatXiaoMiao"
            };
            string NonAnimalDemo = "123";
            Tiger tiger = new Tiger()//注意此处的实例化必须是对Tiger
            {
                Name = "tigerXiaoHu"
            };
            ShowInfo<Tiger>(tiger);
            //ShowInfo<Animal>(dog);会编译失败
            Console.ReadKey();
        }

泛型类和泛型方法

此处关于泛型方法有一点关键字default需要说明一下：

        /// <summary>
        /// 在不知道类型参数为值类型还是引用类型的情况下，为对象实例赋初值,T可能为引用类型；或者是值类型（数值或者结构体）
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="tParam"></param>
        /// <returns>
        /// 对于引用类型会返回 null，对于数值类型会返回零。
        /// 对于结构，此关键字将返回初始化为零或 null 的每个结构成员，具体取决于这些结构是值类型还是引用类型
        /// </returns>
        public static T ShowInfoWithReturn<T>(T tParam)
        {
            return default(T);
        }

泛型事件

泛型委托

反射获取泛型类型

通过反射我们可以获取程序集的相关信息，比如该程序集下有多少个类，每个类的属性、字段、方法等信息。那当遇到泛型如何进行相关操作呢。

下面以反射执行某个类的方法为例讲解：

泛型类

        /// <summary>
        /// 泛型类
        /// 执行GeneircInfo<T>类下的Show<T>方法
        /// </summary>
        static void ExecGenericClassMethod()
        {
            Type type = typeof(GeneircInfo<int>);
            //Type type = typeof(GeneircInfo<>);
            //Type[] actualType = { typeof(int) };
            //type = type.MakeGenericType(actualType);
            object instance = Activator.CreateInstance(type);
            //泛型类下的泛型方法
            type.InvokeMember("Show", BindingFlags.InvokeMethod, null, instance, new object[] { 123 });
        }
        /// <summary>
        ///泛型类
        /// GeneircClass<S,T>类下的ShowGeneircClassInfo<S,T>方法
        /// </summary>
        static void ExecuteGenricClass()
        {
            Type type = typeof(GeneircClass<,>);
            Type[] actualType = { typeof(string), typeof(int) };
            type = type.MakeGenericType(actualType);
            object instance = Activator.CreateInstance(type);
            type.InvokeMember("ShowGeneircClassInfo", BindingFlags.InvokeMethod, null, instance, new object[] { "abc", 456 });
        }

泛型方法

    /// <summary>
        /// 泛型方法
        /// </summary>
        static void ExecuteGenericMethod()
        {
            Type type = typeof(GeneircMethod);
            object instance = Activator.CreateInstance(type);
            //常类下获取泛型方法
            MethodInfo method = type.GetMethod("Show", BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public);
            //不加后面这句会报错：不能对 ContainsGenericParameters 为 True 的类型或方法执行后期绑定操作。”
            method = method.MakeGenericMethod(typeof(string));
            method.Invoke(instance, new object[] { "aaa" });
        }

总结：

加入泛型约束后，可以获取更多的功能，可以保证程序的安全性，避免错误调用。

下次讲解协变、逆变。