看完這篇，終於知道自己會不會 C# 泛型了

作者 | 羽生結弦

責編 | 胡巍巍

在開發過程中，同一段代碼處出現多次調用，並且會有不同的類型在使用，這種就叫做跨類型代碼復用。一般情況下跨類型代碼復用我們會用到如下兩種方法：

1. 繼承；

2. 泛型。

繼承是通過父類來代表代碼復用，而泛型是通過帶有佔位符的模板來代碼復用，其中佔位符指的是類型。

比如：int、syting和實體等。本片主要講解泛型的相關知識，下面就來詳細講解一下泛型。

零、泛型類型

泛型會聲明類型參數，消費者需要提供類型參數來把佔位符類型填充上。我們先來看一個例子:

public class GenericClass<T>

{

T tArray=new T[10];

int position=0;

public void Push(T t) =>tArray[position++]=t;

public T Pop=>tArray[--position];

public T GetTs => tArray;

}

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

var genericStr=new GenericClass<string>;

generic.Push("張三");

generic.Push("李四");

generic.Push("王五");

generic.Pop;

var genericInt=new GenericClass<int>;

generic.Push(1);

generic.Push(2);

generic.Push(3);

generic.Pop;

}

}

在上面的代碼中當我們將string傳入泛型類中，將會隱式動態的創建類型，這種操作被稱為合成，合成將發生在運行時，而非編譯時。當我們在代碼中傳入非string類型的值時，在編譯時將報錯。同樣在上面的代碼中我們也看到了int傳入泛型類中的情況，這就說明泛型類可以跨類型復用。

小知識1：

我們將GenericClass<T>稱為開放類型（OpenType），而將GenericClass<string>稱為封閉類型（CloseType），開放類型在編譯後就變成了封閉類型，在運行時所有的泛型類型都是封閉類型，因為佔位符已經被具體類型填充完畢。

小知識2：

對於每一種封閉類型，靜態數據都是唯一的，例如：

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

// 輸出1

Console.WriteLine(++MyClass<int>.Count);

// 輸出2

Console.WriteLine(++MyClass<int>.Count);

// 輸出1

Console.WriteLine(++MyClass<string>.Count);

}

}

class MyClass<T>

{

public static int Count;

}

上面代碼中，MyClass中存在一個靜態欄位Count，我們看到前兩次的調用輸出的分別是1和2，但是第三次輸出的確實1，那麼這是為什麼呢，原因就是前兩次的類型參數和泛型類型種的靜態欄位的類型一致，而第三次的類型參數不一致導致的。

在泛型類型餓子類中可以繼續讓父類參數保持開放，也剋及關閉父類的類型參數，同樣子類也可以引入新的類型，我們來看一下例子：

// 父類繼續保持開放

class Father<T>{}

class Children<T>:Father<T>{}

//關閉父類

class Father<T>{}

class Children:Father<string>{}

//引入新參數類型

class Father<T>{}

class Children<T,U>:Father<T>{}

小知識：

封閉參數類型的時候，該類型可以把自己作為具體的類型，例子如下：

class AClass<T>{}

class BClass : AClass<BClass> { }

泛型方法

泛型方法在方法簽名內聲明類型參數，例如下：

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

GenericFun<int>(12, 4);

}

static void GenericFun<T>(T x, T y)

{

T tmp = x;

x = y;

y = tmp;

Console.WriteLine("x：" + x + " y：" + y);

}

}

在上面的代碼中我們看到 ```generic.GenericFun<int>(12,4);``` ，我們將int傳入泛型方法中，現在我們將這行代碼改寫成如下形式 ```generic.GenericFun(12,4);```。

我們發現現在這段代碼和前面那段代碼缺少了 <int> ，那麼這麼寫代碼是否有錯呢？

答案是要看情況，當編譯器可以推斷出參數類型的話，我們可以省略掉參數類型，但是當編譯器無法推斷出參數類型的話我們就必須寫上參數類型了。

當然上面這段代碼是可以正確運行的，因為編譯器可以正確的推斷出參數類型。我們還有如下幾點需要注意的：

1. 泛型類中的方法，如果方法引入了參數類型，那它就是泛型方法，反之就不是泛型方法；

2. 除了class、struct、interface、delegate 和方法可以引入類型參數外，屬性、欄位、索引器、事件和構造函數等都不能聲明類型參數，但是可以使用所在泛型類的類型參數。

小知識：

泛型類型和泛型方法可以有多個參數類型，例如 ```class a<T,U>``` 調用方法和單個參數類型一樣。結合這一點我們就可以推斷出泛型類型和泛型方法可以出現重載，只要參數類型的數量不同就沒問題。

在一些情況下我們需要獲取參數類型的默認值，這時我們就可以使用default(T)來獲得。

約束

我們雖然可以使用所有類型作為泛型類型參數，但是我們在實際開發時很少會這麼使用，一般會將類型參數約束到指定的範圍內。泛型可用約束如下：

1. base-class：某一個父類的子類；

2. interface：必須是實現了指定的介面；

3. class：必須是引用類型；

4. struct：必須是非空值類型；

5. new：必須包含無參構造函數；

6. U:T：U必須繼承T

我們使用的時候是這樣的：

class Aclass {}

interface Binterface { }

class Generic1<T> where T : Aclass { }

class Generic2<T,U>

where T:Aclass,Binterface

where U : new

{ }

上面的代碼表示 Generic1 類的參數類型T繼承自Aclass，Generic2 類的T繼承子Aclass，並且實現了 Binterface 介面，而且U包含了無參構造函數。

注意：約束可以用於泛型類型和泛型方法

類型參數與轉換

C#種轉換支持如下幾種：

1. 數值轉換；

2. 引用轉換；

3. 裝箱拆箱轉換；

4. 自定義轉換。

在發生編譯的時候，會根據一直類型的操作數來決定採用那種轉換，但是在泛型中我們不知道具體的類型是什麼，編譯器就會默認使用自定義轉換，那麼就有可能出現錯誤。

為了解決這個問題，我們引入了as ，例如我們將傳進來的值轉換成StringBuilder，這時我們可以這麼做：

StringBuilder ToFloat<T>(T t)

{

StringBuilder f = t as StringBuilder;

return f;

}

variance 轉換

講解variance 轉換前，先來簡單了解一下協變、逆變和不變。

1. 協變（Covariance）：當T作為返回值輸出的時候；

2. 逆變（Contravariance）：當T作為輸出值的時候；

3. 不變（Invariance）：當T即是輸入又是輸出時。

注意：以上這三種就是variance，只能用在介面和委託中。

所謂variance 轉換就是上面三種之間的相互轉換，variance 轉換是引用轉換的一個方法，從a轉換到b如果是本體轉換或者隱式引用轉換，那麼就是正確的。例如：

IEnumerable<string> to IEnumerable<object>

IEnumerable<IDisposable> to IEnumerable<object>

作者簡介：朱鋼，筆名羽生結弦，CSDN博客專家，.NET高級開發工程師，7年一線開發經驗，參與過電子政務系統和AI客服系統的開發，以及互聯網招聘網站的架構設計，目前就職於北京恆創融慧科技發展有限公司，從事企業級安全監控系統的開發。

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