c# in depth之泛型的实现

1.默认值表达式

如果已经明确了要处理的类型，也就知道了它的“默认”值。不知道要引用的类型，就不能直接指定默认值。不能使用null,因为它可能不是一个引用类型，不能使用0，因为它可能不是数值类型。虽然很少需要用到默认值，但它偶尔还是有用的。Dictionary<TKey,TValue>就是一个好的例子，它有个TryValue方法，它的作用有点儿像对数值类型进行处理的TryParse方法：他用一个输出参数来接收你打算获取的值，用一个Boolean返回值显示它是否成功。这意味着方法必须用TValue类型的值来填充输出参数。请记住，输出参数必须在方法正常返回之前赋值。

为了满足这方面的要求，c#2提供了默认值表达式。虽然c#语言规范没有说他是一个操作符，但可以把它看做是与typeof相似的操作符，只是返回值不一样罢了。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 默认值表达式
{
    class Program
    {
        static int CompareToDefault<T>(T value)
        where T : IComparable<T>
        {
            return value.CompareTo(default(T));
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(CompareToDefault("x"));
            Console.WriteLine(CompareToDefault());
            Console.WriteLine(CompareToDefault());
            Console.WriteLine(CompareToDefault(-));
            Console.WriteLine(CompareToDefault(DateTime.MinValue));
        }
    }
}

运行结果：

在上述代码中，我们为泛型方法使用了3种不同的类型：string,int和DateTime. CompareToDefault方法规定只能使用实现了IComparable<T>接口的类型作为参数，这样才能为传入的值调用ComparTo<T>.传入的值要和类型的默认值进行比较。string是引用类型，默认值是null—根据有关CompareTo的文档，所有引用类型的值都要大于null，所以第一个输出的结果是1，随后三行和int的默认值进行比较，显示int的默认值是0.最后一行输出0，显示了DateTime.MinValue就是DateTime的默认值。

如果传递的参数是null，上述代码会抛出NullReferenceException异常。

2.直接比较

虽然上述代码演示了如何进行比较，但我们并不是总是愿意限制我们自己的类型来实现IComparable<T>或者它的姊妹接口IEquatable<T>,后者提供了一个强类型的Equals(T)方法,以弥补所有类型都具备的Equals(object)的不足。如果没有接口允许我们访问一些额外的信息，那么我们能做的事情就很少了。只能调用Equals（object）。如果要比较的值时值类型，它会造成装箱。

如果一个类型是未约束的，就可以使用==和！=操作符，但只能将该类型的值与null进行比较。不能直接比较两个T类型的值（会报错，无法通过编译），如果类型实参是一个引用类型，会进行正常的引用比较。如果为T提供的类型实参是一个非可空值类型，与null进行比较总是不相等（这样一来，JIT编译器就可以移除这个比较）。如果类型实参是可空值类型，那么就会自然而然的与类型的空值进行比较。

如果一个类型参数被约束成值类型，就完全不能使用==和！=。如果被约束成引用类型，那么具体执行的比较将完全取决于类型参数被约束成什么类型。如果它只是一个引用类型，那么执行的是简单的引用比较。如果被进一步约束成继承自某个重载了==和！=操作符的特定类型，就会使用重载运算符。但要注意，假如调用者指定的类型实参恰巧也进行了重载，那么这个重载操作符是不会使用的。

using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 直接比较实现
{
    class Program
    {
        static bool AreReferencesEqual<T>(T first, T second)
            where T:class
        {
            return first == second;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            string name = "Joy";
            string intro1 = "My name is "+name;
            string intro2 = "My name is "+name;
            Console.WriteLine(intro1==intro2);
            Console.WriteLine(AreReferencesEqual(intro1,intro2));
        }
    }
}

　运行结果为：

虽然string 重载了==，但在执行的比较中是不会用这个重载的。基本上，在说编译AreReferencesEqual<T>时，编译器根本不知道有哪些重载可用，就好比传入的只是object类型的参数。

并非只有操作符才有这个问题，遇到泛型类型时，编译器会在编译未绑定时就解析好所有方法重载，而不是等到执行时，才去为每个可能的方法调用重新考虑是否存在更具体的重载。例如，Console.WriteLine(default(t));这个语句总是被解析成Console.WriteLine(object object),即使为T传递的类型恰好就是string，也不会调用Console.WriteLine(string value),这好比普通方法重载是发生在编译时，而不是执行时。

需要对值进行比较时，有两个相当有用的类，他们是EqualityComparer<T>和Comparer<T>,两者都位于System.Collection.Generic命名空间中。他们分别实现了IEqualityComparer<T>（适合对字典进行比较和哈希处理）和IComparer<T>（适合排序）。这两个类的Default属性能返回一个实现，能为特点的类型采取正确的比较操作。

说明：泛型比较接口  共有四个主要的泛型接口可用于比较。IComparer<T>和IComparable<T>用于排序（判断某个值是小于、等于还是大于另一个值），而IEqualityComparer<T>和IEquatable<T>通过某种标准来比较两个项的相等性，或查找某个项的散列（通过相等性方式匹配）

如果换一种方式来划分这四个接口，IComparer<T>和IEqualiyComparer<T>的实例能比较两个不同的值，而IComparer<T>和IEquatable<T>的实例则可以比较它们本身和其他值。

3.一个完整的比较实例，表示一对值

这是一个完整的实例，它实现了一个有用的泛型类型，也就是一个Pair<T1,T2>，用于容纳两个值，类似键值对，但这两个值之间没有任何关系。

除了提供属性来访问值本身之外，我们还覆盖了Equals和GetHashCode方法，从而使这个类型的实例能很好的作为字典中的键来使用。

pair<T1,T2>类

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 表示一对值的泛型类
{
    public sealed class Pair<T1, T2> : IEquatable<Pair<T1, T2>>
    {
        private static readonly IEqualityComparer<T1> FirstComparer = EqualityComparer<T1>.Default;
        private static readonly IEqualityComparer<T2> SecondComparer = EqualityComparer<T2>.Default;
        private readonly T1 first;
        private readonly T2 second;
        public Pair(T1 first, T2 second)
        {
            this.first = first;
            this.second = second;
        }
        public T1 First { get { return first; } }
        public T2 Second { get { return second; } }
        public bool Equals(Pair<T1, T2> other)
        {
            return other != null && FirstComparer.Equals(this.First, other.First) && SecondComparer.Equals(this.Second, other.Second);
        }
        public override bool Equals(object obj)
        {
            return Equals(obj as Pair<T1,T2>);
        }
        public override int GetHashCode()
        {
            return FirstComparer.GetHashCode(first) *  + SecondComparer.GetHashCode(second);
        }
    }
}

Pair<T1,T2>辅助类

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 表示一对值的泛型类
{
    public static class Pair
    {
        public static Pair<T1, T2> Of<T1, T2>(T1 first, T2 second)
        {
            return new Pair<T1, T2>(first,second);
        }
    }
}

主体方法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace 表示一对值的泛型类
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Pair<string, string> pair1 = new Pair<string, string>("hello","world");
            Pair<string, string> pair2 = new Pair<string, string>("hello", "world");
            Pair<int, string> pair3 = new Pair<int, string>(,"hello world");
            bool c = pair1.Equals(pair2);
            bool d = pair2.Equals(pair3);
            System.Console.WriteLine(c);
            System.Console.WriteLine(d);
            System.Console.WriteLine(pair2.GetHashCode());

        }
    }
}

运行结果