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@kuier1992 2015-10-28T15:02:25.000000Z 字数 4178 阅读 2215

泛型

C#

昨天写了委托，今天再把泛型给总结一下。还是按照书本的来，也当是为了将来面试而学习。

初识泛型

面向对象编程的好处之一是"代码重用"，它极大地提高了开发效率。也就是说，可以派生出一个类，让它继承基类的所有能力。派生类只需要重写虚方法、或添加一些新方法，就可以定制派生类的行为，使之满足开发人员的要求。而泛型支持另一种形式的代码重用，即“算法重用”

CLR允许创建泛型引用类型和泛型值类型，但不允许创建泛型枚举类型。此外，CLR还允许创建泛型接口和泛型委托。
如在C#中广泛使用的List<T>,泛型List类的设计者紧接在类名后添加了一个<T>,表明它操作的是一个未指定的数据类型。T被称为类型参数，而其他开发人员为了使用泛型，要制定具体操作类型。使用泛型是指定的具体操作类型就被称为类型实参。如：开发人员可指定一个DataTime类型实参来使用List<DataTime>
泛型的优势总结：

源代码保护-使用泛型算法的开发人员不需要访问算法的源代码；
类型安全-指定类型参数时只有相符的类型实参才可以应用泛型算法；
更清晰的代码-减少了强制类型转换；
更加的性能-不需要频繁的装箱、拆箱；

FCL中的泛型

泛型最明显的应用应该就是集合类。FCL在System.Collections.Generic和System.Collections.ObjectModel命名空间提供了多个泛型集合类，System.Collections.Concurrent命名空间则提供了线程安全的泛型集合类。Microsoft建议使用泛型集合类。
集合类实现了许多接口，所以放入集合中的对象可实现接口来执行搜索和排序等操作。
简单使用

  1. //Array中提供了大量的静态泛型方法
  2. public static void Sort<T>(T[] array);
  3. public static void Sort<T>(T[] array,IComparer<T> comparer);
  4. ....
  6. public static void Main(){
  7.     Byte[] byteArray = new Byte[]{ 5, 1, 4, 2, 3);
  8.     Array.Sort<Byte>(byteArray);
  9. }

泛型基础结构

开放类型和封闭类型

CLR为应用程序使用的各种类型创建成为类型对象的内部数据结构。具有泛型参数类型的类型仍然是类型，成为开放类型，CLR同样为它创建内部的类型对象，但CLR禁止构造开放类型的任何实例，这类似与CLR禁止构造接口类型的实例。在使用时为所有类型参数都传递了实际的数据类型，类型就成为封闭类型。CLR允许构造封闭类型的实例。
书中部分代码：

  1. internal static class OpenTypes {
  2.    public static void Go() {
  3.       Object o = null;
  5.       // Dictionary<,> is an open type having 2 type parameters,开放类型，有两个类型参数
  6.       Type t = typeof(Dictionary<,>);
  8.       // Try to create an instance of this type (fails)，创建开放类型的实例（失败）
  9.       o = CreateInstance(t);
  10.       Console.WriteLine();
  12.       // DictionaryStringKey<> is an open type having 1 type parameter，开放类型，有一个类型参数
  13.       t = typeof(DictionaryStringKey<>);
  15.       // Try to create an instance of this type (fails)，创建开放类型的实例（失败）
  16.       o = CreateInstance(t);
  17.       Console.WriteLine();
  19.       // DictionaryStringKey<Guid> is a closed type，封闭类型
  20.       t = typeof(DictionaryStringKey<Guid>);
  22.       // Try to create an instance of this type (succeeds) ，创建封闭类型的实例（成功）
  23.       o = CreateInstance(t);
  25.       // Prove it actually worked
  26.       Console.WriteLine("Object type=" + o.GetType());
  27.    }

泛型类型和继承

泛型类型仍然是类型，所以能从其他任何类型派生。新的类型对象从泛型类型派生自的那个类型派生。例如，List<T>从Object派生，所以List<string>和List<Guid>也从Object派生。

  1. private static void SameDataLinkedList() {
  2.       //在这个链表中，只能包含char类型的数据
  3.       Node<Char> head = new Node<Char>('C');
  4.       head = new Node<Char>('B', head);
  5.       head = new Node<Char>('A', head);
  6.       Console.WriteLine(head.ToString());
  7.    }
  9.    private static void DifferentDataLinkedList() {
  10.       //这里可以包含String和DataTime等不同类型的数据
  11.       Node head = new TypedNode<Char>('.');
  12.       head = new TypedNode<DateTime>(DateTime.Now, head);
  13.       head = new TypedNode<String>("Today is ", head);
  14.       Console.WriteLine(head.ToString());
  15.    }
  17.    private sealed class Node<T> {
  18.       public T m_data;
  19.       public Node<T> m_next;
  21.       public Node(T data)
  22.          : this(data, null) {
  23.       }
  25.       public Node(T data, Node<T> next) {
  26.          m_data = data; m_next = next;
  27.       }
  29.       public override String ToString() {
  30.          return m_data.ToString() +
  31.             ((m_next != null) ? m_next.ToString() : null);
  32.       }
  33.    }
  35.    private class Node {
  36.       protected Node m_next;
  38.       public Node(Node next) {
  39.          m_next = next;
  40.       }
  41.    }
  43.    private sealed class TypedNode<T> : Node {
  44.       public T m_data;
  46.       public TypedNode(T data)
  47.          : this(data, null) {
  48.       }
  50.       public TypedNode(T data, Node next)
  51.          : base(next) {
  52.          m_data = data;
  53.       }
  55.       public override String ToString() {
  56.          return m_data.ToString() +
  57.             ((m_next != null) ? m_next.ToString() : null);
  58.       }
  59.    }

所以更好的是第二种链表构造方法，先定义非泛型Node基类，再定义泛型TyepedNode类。

代码爆炸

CLR腰围每种不同的方法、类型组合生成本机代码，可能是应用程序的工作集显著增大，这个现象称为代码爆炸
两种优化措施：

1、首先假如为特定的类型实参调用了一个方法，以后再用相同的类型实参调用这个方法，CLR只会为这个方法、类型组合编译一次代码。
2、CLR认为所有的引用类型实参都完全相同，所以代码能够共享。

泛型接口

引用类型和值类型可以指定类型实参实现泛型接口，也可以保持类型实参的为指定状态实现泛型接口。

  1. public interface IEnumerator<T>:IDisposable,IEnumerator{
  3. }
  5. //指定了类型实参为Point
  6. internal sealed class Triangle:IEnumerator<Point>{
  7. ....
  8. }
  9. //为指定类型实参
  10. internal sealed class ArrayEnumerator<T:IEnumerator<T>{
  11. ...    
  12. }

泛型委托

FCL中预先定义了泛型委托Action和Func等供开发人员进行使用。

委托和接口的逆变和协变型类型实参

泛型委托参数可以是一下任何一种形式：

不变量
逆变量-C#中使用in关键字标记，只出现在输入位置，比如作为方法的参数，可以更改为它的派生类
协变量-C#中使用out关键字标记，只出现在输出位置，比如方法的返回值，可以更改为它的基类

简言之：协变性指定返回类型的兼容性，逆变性指定参数的兼容性。

例如：

public delegate TResult Func<in T,out TResult>(T arg)

像下面这样声明一个变量：

Func<Object,ArgumentException> fn1 = null;
Func<String,Exception> fn2 = fn1;//不需要转型

泛型方法

泛型方法一个很好的例子是swap方法

  1. private static void Swap<T>(ref T o1, ref T o2) {
  2.       T temp = o1;
  3.       o1 = o2;
  4.       o2 = temp;
  5.    }
  6. private static void CallingSwap() {
  7.       Int32 n1 = 1, n2 = 2;
  8.       Console.WriteLine("n1={0}, n2={1}", n1, n2);
  9.       Swap<Int32>(ref n1, ref n2);
  10.       Console.WriteLine("n1={0}, n2={1}", n1, n2);
  12.       String s1 = "Aidan", s2 = "Kristin";
  13.       Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}", s1, s2);
  14.       Swap<String>(ref s1, ref s2);
  15.       Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}", s1, s2);
  16. }

C#编译器支持类型推断

  1. Int32 n1 = 1, n2 = 2;
  2. Swap(ref n1, ref n2);   // Calls Swap<Int32>
  4. String s1 = "Aidan";
  5. Object s2 = "Grant";
  6. Swap(ref s1, ref s2);//调用失败，不能推断类型
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