C#泛型编程.docx
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C#泛型编程
C#泛型编程
泛型：
通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型。
利用“参数化类型”将类型抽象化，从而实现灵活的复用。
例子代码：
classProgram
{
staticvoidMain（string[]args）
{
intobj=2;
Testtest=newTest（obj）;
Console.WriteLine（"int:
"+test.obj）;
stringobj2="helloworld";
Testtest1=newTest（obj2）;
Console.WriteLine（"String:
"+test1.obj）;
Console.Read（）;
}
}
classTest
{
publicTobj;
publicTest（Tobj）
{
this.obj=obj;
}
}
输出结果是：
int:
2
String:
helloworld
程序分析：
1、Test是一个泛型类。
T是要实例化的范型类型。
如果T被实例化为int型，那么成员变量obj就是int型的，如果T被实例化为string型，那么obj就是string类型的。
2、根据不同的类型，上面的程序显示出不同的值。
C#泛型机制：
C#泛型能力有CLR在运行时支持：
C#泛型代码在编译为IL代码和元数据时，采用特殊的占位符来表示范型类型，并用专有的IL指令支持泛型操作。
而真正的泛型实例化工作以“on-demand”的方式，发生在JIT编译时。
看看刚才的代码中Main函数的元数据
.methodprivatehidebysigstaticvoidMain（string[]args）cilmanaged
{
.entrypoint
//Codesize79（0x4f）
.maxstack2
.localsinit（[0]int32obj,
[1]classCSharpStudy1.Test`1test,
[2]stringobj2,
[3]classCSharpStudy1.Test`1test1）
IL_0000:
nop
IL_0001:
ldc.i4.2
IL_0002:
stloc.0
IL_0003:
ldloc.0
IL_0004:
newobjinstancevoidclassCSharpStudy1.Test`1:
:
.ctor（!
0）
IL_0009:
stloc.1
IL_000a:
ldstr"int:
"
IL_000f:
ldloc.1
IL_0010:
ldfld!
0classCSharpStudy1.Test`1:
:
obj
IL_0015:
box[mscorlib]System.Int32
IL_001a:
callstring[mscorlib]System.String:
:
Concat（object,
object）
IL_001f:
callvoid[mscorlib]System.Console:
:
WriteLine（string）
IL_0024:
nop
IL_0025:
ldstr"helloworld"
IL_002a:
stloc.2
IL_002b:
ldloc.2
IL_002c:
newobjinstancevoidclassCSharpStudy1.Test`1:
:
.ctor（!
0）
IL_0031:
stloc.3
IL_0032:
ldstr"String:
"
IL_0037:
ldloc.3
IL_0038:
ldfld!
0classCSharpStudy1.Test`1:
:
obj
IL_003d:
callstring[mscorlib]System.String:
:
Concat（string,
string）
IL_0042:
callvoid[mscorlib]System.Console:
:
WriteLine（string）
IL_0047:
nop
IL_0048:
callint32[mscorlib]System.Console:
:
Read（）
IL_004d:
pop
IL_004e:
ret
}//endofmethodProgram:
:
Main
再来看看Test类中构造函数的元数据
.methodpublichidebysigspecialnamertspecialname
instancevoid.ctor（!
Tobj）cilmanaged
{
//Codesize17（0x11）
.maxstack8
IL_0000:
ldarg.0
IL_0001:
callinstancevoid[mscorlib]System.Object:
:
.ctor（）
IL_0006:
nop
IL_0007:
nop
IL_0008:
ldarg.0
IL_0009:
ldarg.1
IL_000a:
stfld!
0classConsoleCSharpTest1.Test`1
T>:
:
obj
IL_000f:
nop
IL_0010:
ret
}//endofmethodTest`1:
:
.ctor
1、第一轮编译时，编译器只为Test类型产生“泛型版”的IL代码与元数据——并不进行泛型的实例化，T在中间只充当占位符。
例如：
Test类型元数据中显示的
T>
2、JIT编译时，当JIT编译器第一次遇到Test时，将用int替换“范型版”IL代码与元数据中的T——进行泛型类型的实例化。
例如：
Main函数中显示的
3、CLR为所有类型参数为“引用类型”的泛型类型产生同一份代码；但是如果类型参数为“值类型”，对每一个不同的“值类型”，CLR将为其产生一份独立的代码。
因为实例化一个引用类型的泛型，它在内存中分配的大小是一样的，但是当实例化一个值类型的时候，在内存中分配的大小是不一样的。
C#泛型特点：
1、如果实例化泛型类型的参数相同，那么JIT编辑器会重复使用该类型，因此C#的动态泛型能力避免了C++静态模板可能导致的代码膨胀的问题。
2、C#泛型类型携带有丰富的元数据，因此C#的泛型类型可以应用于强大的反射技术。
3、C#的泛型采用“基类、接口、构造器，值类型/引用类型”的约束方式来实现对类型参数的“显示约束”，提高了类型安全的同时，也丧失了C++模板基于“签名”的隐式约束所具有的高灵活性
C#泛型继承：
C#除了可以单独声明泛型类型（包括类与结构）外，也可以在基类中包含泛型类型的声明。
但基类如果是泛型类，它的类型要么以实例化，要么来源于子类（同样是泛型类型）声明的类型参数，看如下类型
classC
classD:
C
classE:
C
classF:
C
classG:
C//非法
E类型为C类型提供了U、V，也就是上面说的来源于子类
F类型继承于C，个人认为可以看成F继承一个非泛型的类
G类型为非法的，因为G类型不是泛型，C是泛型，G无法给C提供泛型的实例化
泛型类型的成员：
泛型类型的成员可以使用泛型类型声明中的类型参数。
但类型参数如果没有任何约束，则只能在该类型上使用从System.Object继承的公有成员。
如下图：
泛型接口：
泛型接口的类型参数要么已实例化，要么来源于实现类声明的类型参数
泛型委托：
泛型委托支持在委托返回值和参数上应用参数类型，这些参数类型同样可以附带合法的约束
delegateboolMyDelegate（Tvalue）;
classMyClass
{
staticboolF（inti）{...}
staticboolG（strings）{...}
staticvoidMain（）
{
MyDelegatep2=G;
MyDelegatep1=newMyDelegate（F）;
}
}
泛型方法：
1、C#泛型机制只支持“在方法声明上包含类型参数”——即泛型方法。
2、C#泛型机制不支持在除方法外的其他成员（包括属性、事件、索引器、构造器、析构器）的声明上包含类型参数，但这些成员本身可以包含在泛型类型中，并使用泛型类型的类型参数。
3、泛型方法既可以包含在泛型类型中，也可以包含在非泛型类型中。
泛型方法声明：
如下
publicstaticintFunctionName（Tvalue）{...}
泛型方法的重载：
publicvoidFunction1（Ta）;
publicvoidFunction1（Ua）;
这样是不能构成泛型方法的重载。
因为编译器无法确定泛型类型T和U是否不同，也就无法确定这两个方法是否不同
publicvoidFunction1（intx）;
publicvoidFunction1（intx）;
这样可以构成重载
publicvoidFunction1（Tt）whereT:
A;
publicvoidFunction1（Tt）whereT:
B;
这样不能构成泛型方法的重载。
因为编译器无法确定约束条件中的A和B是否不同，也就无法确定这两个方法是否不同
泛型方法重写：
在重写的过程中，抽象类中的抽象方法的约束是被默认继承的。
如下：
abstractclassBase
{
publicabstractTF（Tt,Uu）whereU:
T;
publicabstractTG（Tt）whereT:
IComparable;
}
classMyClass:
Base
{
publicoverrideXF（Xx,Yy）{...}
publicoverrideTG（Tt）whereT:
IComparable{}
}
对于MyClass中两个重写的方法来说
F方法是合法的，约束被默认继承
G方法是非法的，指定任何约束都是多余的
泛型约束：
1、C#泛型要求对“所有泛型类型或泛型方法的类型参数”的任何假定，都要基于“显式的约束”，以维护C#所要求的类型安全。
2、“显式约束”由where子句表达，可以指定“基类约束”，“接口约束”，“构造器约束”，“值类型/引用类型约束”共四种约束。
3、“显式约束”并非必须，如果没有指定“显式约束”，范型类型参数将只能访问System.Object类型中的公有方法。
例如：
在开始的例子中，定义的那个obj成员变量。
比如我们在开始的那个例子中加入一个Test1类，在它当中定义两个公共方法Func1、Func2，如下图：
下面就开始分析这些约束：
基类约束：
classA
{
publicvoidFunc1（）
{}
}
classB
{
publicvoidFunc2（）
{}
}
classC
whereS:
A
whereT:
B
{
publicC（Ss,Tt）
{
//S的变量可以调用Func1方法
s.Func1（）;
//T的变量可以调用Func2方法
t.Func2（）;
}
}
接口约束：
interfaceIA
{
TFunc1（）;
}
interfaceIB
{
voidFunc2（）;
}
interfaceIC
{
TFunc3（）;
}
classMyClass
whereT:
IA
whereV:
IB,IC
{
publicMyClass（Tt,Vv）
{
//T的对象可以调用Func1
t.Func1（）;
//V的对象可以调用Func2和Func3
v.Func2（）;
v.Func3（）;
}
}
构造器约束：
classA
{
publicA（）
{}
}
classB
{
publicB（inti）
{}
}
classCwhereT:
new（）
{
Tt;
publicC（）
{
t=newT（）;
}
}
classD
{
publicvoidFunc（）
{
Cc=newC（）;
Cd=newC（）;
}
}
d对象在编译时报错：
ThetypeBmusthaveapublicparameterlessconstructorinordertouseitasparameter'T'inthegenerictypeormethodC
注意：
C#现在只支持无参的构造器约束
此时由于我们为B类型写入了一个有参构造器，使得系统不会再为B自动创建一个无参的构造器，但是如果我们将B类型中加一个无参构造器，那么对象d的实例化就不会报错了。
B类型定义如下：
classB
{
publicB（）
{}
publicB（inti）
{}
}
值类型/引用类型：
publicstructA{}
publicclassB{}
publicclassCwhereT:
struct
{
}
Cc1=newC（）;
Cc2=newC（）;
c2对象在编译时报错：
Thetype'B'mustbeanon-nullablevaluetypeinordertouseitasparameter'T'inthegenerictypeormethor'C'
总结：
1、C#的泛型能力由CLR在运行时支持，它既不同于C++在编译时所支持的静态模板，也不同于Java在编译器层面使用“擦拭法”支持的简单的泛型。
2、C#的泛型支持包括类、结构、接口、委托四种泛型类型，以及方法成员。
3、C#的泛型采用“基类，接口，构造器，值类型/引用类型”的约束方式来实现对类型参数的“显式约束”，它不支持C++模板那样的基于签名的隐式约束。
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