跟小靜讀CLR via C#(16)–泛型

泛型就像是一個模板，常常定義一些通用的演算法，具體調用時再替換成實際的資料類型，提高了代碼的可重用性。

一、初識泛型1. 簡單一實例

以最常用的FCL中的泛型List<T >為例：

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];
       }

角括弧中的T是不確定的資料類型，叫做型別參數，一般規定以字母T開頭，可以是TKey, TValue都可以。而調用時指定的具體類型叫做類型實參。

查看一下IL代碼：

• 類型名List是以“`”加數字結尾的。數字表示類型的元數，也就是需要指定具體類型的參數個數。
• 泛型是型別安全的。如果用“num.Add("a");”會發生編譯錯誤；
• 泛型可以提高演算法的可重用性，而且從例子中看出int類型並沒有進行裝箱拆箱操作，相比將所有類型轉換為Object的方式而言，提高了程式的效能。
• 為泛型變數設定預設值時常使用default關鍵字進行，T temp=default(T)。如果T為參考型別，則temp為null;如果T為實值型別，則temp設為0值.

2. 開放類型與封閉類型：

開放類型：具有泛型參數的類型是開放類型，如List<T>，CLR不允許構造開放類型的執行個體；

封閉類型：在實際調用代碼時，如果所有類型實參都已經指定了實際資料類型，如List<string>，則該類型為封閉類型。CLR允許構造封閉類型的執行個體。

3. 類型推斷：

先看這段很常見的代碼：

為了增強可讀性，編譯器支援類型推斷功能，省略<>，我們可以將上面調用的方法改為：

* 需要注意的是，類型推斷時C#使用的是變數的資料類型，而不是變數引用的對象的類型。例如：

雖然s1和s2都是指向了字串對象，但是這兩個變數的類型是不同的，所以會產生編譯錯誤。

二、協變和逆變泛型型別參數

通過協變數和逆變數，可以將泛型委派或者介面的型別參數進行一定的類型轉換。

• 逆變數：泛型型別參數可以從基類轉為衍生類別，用in關鍵字標識，只出現在輸入位置，例如方法的參數；

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

static void Main(string[] args)

{

Func<object> f1 = null;

Func<string> f2 = f1;

}

• 協變數：泛型型別參數可以從衍生類別改為它的基類，用out關鍵字標識，只出現在輸出位置，例如方法的傳回值。

public delegate TResult Func<out TResult>();

static void Main(string[] args)

{

Func<string> fn=null;

object result=fn();

}

三、泛型約束

在設計泛型的型別參數時，可以通過where子句指定類型需要滿足的約束條件。主要包含以下幾種約束方式：

1. 主要約束

一個型別參數可以指定0或1個主要約束，主要約束可以一個非密封的參考型別，它表示類型實參必須與約束類型相同或者為約束類型的衍生類別。該參考型別不能為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>();
     }
}

兩種特殊的主要約束：class和struct。

• Class約束：要求指定的類型實參必須是參考型別。Where T:class

在沒有約束的情況下，如果T為實值型別，是不能賦值為null的，所以會產生編譯錯誤。添加約束後編譯通過:

• Struct 約束：要求指定的類型實參必須是實值型別

在沒有約束的情況下，如果T為參考型別是不能聲明為可空實值型別的，所以會產生編譯錯誤。添加struct約束後運行正常:

2. 次要約束

一個型別參數可以指定0或者多個次要約束。常見的次要約束主要有兩種：

• 介面約束：類型實參必須實現了指定的所有介面。例如：

介面約束的另外一個好處是：實值型別實參調用介面方法時不用進行裝箱操作。

• 型別參數約束：在指定的類型實參之間，存在著一定關係。例如要求存在繼承關係：

3. 構造器約束

構造器約束要求類型實參必須實現了無參構造器，而且它不支援有參構造器。

 

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