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泛型（generic）是C#语言2.0和通用语言运行时（CLR）的一个新特性。泛型为.NET框架引入了类型参数（type parameters）的概念。类型参数使得设计类和方法时，不必确定一个或多个具体参数，其的具体参数可延迟到客户代码中声明、实现。这意味着使用泛型的类型参数T，写一个类MyList<T>，客户代码可以这样调用：MyList<int>， MyList<string>或 MyList<MyClass>。这避免了运行时类型转换或装箱操作的代价和风险。
目录
C# 中的泛型. 1
一、泛型概述. 2
二、泛型的优点. 5
三、泛型类型参数. 7
四、类型参数的约束. 8
五、泛型类. 11
六、泛型接口. 13
七、泛型方法. 19
八、泛型委托. 21
九、泛型代码中的default 关键字. 23
十、C++ 模板和C# 泛型的区别. 24
十一 、运行时中的泛型. 25
十二 、基础类库中的泛型. 27
一、泛型概述
泛型类和泛型方法兼复用性、类型安全和高效率于一身，是与之对应的非泛型的类和方法所不及。泛型广泛用于容器（collections）和对容器操作的方法中。.NET框架2.0的类库提供一个新的命名空间System.Collections.Generic，其中包含了一些新的基于泛型的容器类。要查找新的泛型容器类（collection classes）的示例代码，请参见基础类库中的泛型。当然，你也可以创建自己的泛型类和方法，以提供你自己的泛化的方案和设计模式，这是类型安全且高效的。下面的示例代码以一个简单的泛型链表类作为示范。（多数情况下，推荐使用由.NET框架类库提供的List<T>类，而不是创建自己的表。）类型参数T在多处使用，具体类型通常在这些地方来指明表中元素的类型。类型参数T有以下几种用法：
l 在AddHead方法中，作为方法参数的类型。
l 在公共方法GetNext中，以及嵌套类Node的 Data属性中作为返回值的类型。
l 在嵌套类中，作为私有成员data的类型。
注意一点，T对嵌套的类Node也是有效的。当用一个具体类来实现MyList<T>时——如MyList<int>——每个出现过的T都要用int代替。
using System;
using System.Collections.Generic;
public class MyList<T> //type parameter T in angle brackets
{
private Node head;
// The nested type is also generic on T.
private class Node
{
private Node next;
//T as private member data type:
private T data;
//T used in non-generic constructor:
public Node(T t)
{
next = null;
data = t;
}
public Node Next
{
get { return next; }
set { next = value; }
}
//T as return type of property:
public T Data
{
get { return data; }
set { data = value; }
}
}
public MyList()
{
head = null;
}
//T as method parameter type:
public void AddHead(T t)
{
Node n = new Node(t);
n.Next = head;
head = n;
}
public IEnumerator<T> GetEnumerator()
{
Node current = head;
while (current != null)
{
yield return current.Data;
current = current.Next;
}
}
}
下面的示例代码演示了客户代码如何使用泛型类MyList<T>，来创建一个整数表。通过简单地改变参数的类型，很容易改写下面的代码，以创建字符串或其他自定义类型的表。
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//int is the type argument.
MyList<int> list = new MyList<int>();
for (int x = 0; x < 10; x++)
list.AddHead(x);
foreach (int i in list)
{
Console.WriteLine(i);
}
Console.WriteLine("Done");
}
}
二、泛型的优点
针对早期版本的通用语言运行时和C#语言的局限，泛型提供了一个解决方案。以前类型的泛化（generalization）是靠类型与全局基类System.Object的相互转换来实现。.NET框架基础类库的ArrayList容器类，就是这种局限的一个例子。ArrayList是一个很方便的容器类，使用中无需更改就可以存储任何引用类型或值类型。
//The .NET Framework 1.1 way of creating a list
ArrayList list1 = new ArrayList();
list1.Add(3);
list1.Add(105);
//...
ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.Add(“It is raining in Redmond.”);
list2.Add("It is snowing in the mountains.");
//...
但是这种便利是有代价的，这需要把任何一个加入ArrayList的引用类型或值类型都隐式地向上转换成System.Object。如果这些元素是值类型，那么当加入到列表中时，它们必须被装箱；当重新取回它们时，要拆箱。类型转换和装箱、拆箱的操作都降低了性能；在必须迭代（iterate）大容器的情况下，装箱和拆箱的影响可能十分显著。
另一个局限是缺乏编译时的类型检查，当一个ArrayList把任何类型都转换为Object，就无法在编译时预防客户代码类似这样的操作：
ArrayList list = new ArrayList();
//Okay.
list.Add(3);
//Okay, but did you really want to do this?
list.Add(.“It is raining in Redmond.”);
int t = 0;
//This causes an InvalidCastException to be returned.
foreach(int x in list)
{
t += x;
}
虽然这样完全合法，并且有时是有意这样创建一个包含不同类型元素的容器，但是把string和int变量放在一个ArrayList中，几乎是在制造错误，而这个错误直到运行的时候才会被发现。
在1.0版和1.1版的C#语言中，你只有通过编写自己的特定类型容器，才能避免.NET框架类库的容器类中泛化代码（generalized code）的危险。当然，因为这样的类无法被其他的数据类型复用，也就失去泛型的优点，你必须为每个需要存储的类型重写该类。
ArrayList和其他相似的类真正需要的是一种途径，能让客户代码在实例化之前指定所需的特定数据类型。这样就不需要向上类型转换为Object，而且编译器可以同时进行类型检查。换句话说，ArrayList需要一个类型参数。这正是泛型所提供的。在System.Collections.Generic命名空间中的泛型List<T>容器里，同样是把元素加入容器的操作，类似这样：
The .NET Framework 2.0 way of creating a list
List<int> list1 = new List<int>();
//No boxing, no casting:
list1.Add(3);
//Compile-time error:
list1.Add("It is raining in Redmond.");
与ArrayList相比，在客户代码中唯一增加的List<T>语法是声明和实例化中的类型参数。代码略微复杂的回报是，你创建的表不仅比ArrayList更安全，而且明显地更加快速，尤其当表中的元素是值类型的时候。
三、泛型类型参数
在泛型类型或泛型方法的定义中，类型参数是一个占位符（placeholder），通常为一个大写字母，如T。在客户代码声明、实例化该类型的变量时，把T替换为客户代码所指定的数据类型。泛型类，如泛型概述中给出的MyList<T>类，不能用作as-is，原因在于它不是一个真正的类型，而更像是一个类型的蓝图。要使用MyList<T>，客户代码必须在尖括号内指定一个类型参数，来声明并实例化一个已构造类型（constructed type）。这个特定类的类型参数可以是编译器识别的任何类型。可以创建任意数量的已构造类型实例，每个使用不同的类型参数，如下：
MyList<MyClass> list1 = new MyList<MyClass>();
MyList<float> list2 = new MyList<float>();
MyList<SomeStruct> list3 = new MyList<SomeStruct>();
在这些MyList<T>的实例中，类中出现的每个T都将在运行的时候被类型参数所取代。依靠这样的替换，我们仅用定义类的代码，就创建了三个独立的类型安全且高效的对象。有关CLR执行替换的详细信息，请参见运行时中的泛型。
四、类型参数的约束
若要检查表中的一个元素，以确定它是否合法或是否可以与其他元素相比较，那么编译器必须保证：客户代码中可能出现的所有类型参数，都要支持所需调用的操作或方法。这种保证是通过在泛型类的定义中，应用一个或多个约束而得到的。一个约束类型是一种基类约束，它通知编译器，只有这个类型的对象或从这个类型派生的对象，可被用作类型参数。一旦编译器得到这样的保证，它就允许在泛型类中调用这个类型的方法。上下文关键字where用以实现约束。下面的示例代码说明了应用基类约束，为MyList<T>类增加功能。
public class Employee
{
public class Employee
{
private string name;
private int id;
public Employee(string s, int i)
{
name = s;
id = i;
}
public string Name
{
get { return name; }
set { name = value; }
}
public int ID
{
get { return id; }
set { id = value; }
}
}
}
class MyList<T> where T: Employee
{
//Rest of class as before.
public T FindFirstOccurrence(string s)
{
T t = null;
Reset();
while (HasItems())
{
if (current != null)
{
//The constraint enables this:
if (current.Data.Name == s)
{
t = current.Data;
break;
}
else
{
current = current.Next;
}
} //end if
} // end while
return t;
}
}
约束使得泛型类能够使用Employee.Name属性，因为所有为类型T的元素，都是一个Employee对象或是一个继承自Employee的对象。
同一个类型参数可应用多个约束。约束自身也可以是泛型类，如下：
class MyList<T> where T: Employee, IEmployee, IComparable<T>, new()
{…}
下表列出了五类约束：
类型参数的约束，增加了可调用的操作和方法的数量。这些操作和方法受约束类型及其派生层次中的类型的支持。因此，设计泛型类或方法时，如果对泛型成员执行任何赋值以外的操作，或者是调用System.Object中所没有的方法，就需要在类型参数上使用约束。
无限制类型参数的一般用法
没有约束的类型参数,如公有类MyClass<T>{...}中的T, 被称为无限制类型参数(unbounded type parameters) |
2023-10-27
2022-08-15
2022-08-17
2022-09-23
2022-08-13
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