四、泛型（第二部分）

1.泛型的概述

  .NET自从2.0版本开始就支持泛型。泛型不仅是C#编程语言的一部分，而且与程序集中的IL（中间语言）代码紧密地集成。有了泛型，就可以创建独立于被包含类型的类和方法了。我们不必给不同的类型编写功能相同的许多方法或类，只创建一个方法或类即可。

  另一个减少代码的选项是使用Object类，但Obejct类不是类型安全的。泛型类使用泛型类型，并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型。这就保证了类型安全性：如果某个类型不支持泛型类，编译器就会出现错误。

  泛型不仅限于类，本章还将介绍用于接口和方法的泛型。

  泛型并不是一个全新的结构，其它语言中有类似的概念。例如，C++模版就与泛型相似。但是C++模版和.NET泛型之前有一个很大的区别。对于C++模版，在用特定的类型实例化模版时，需要模版的源代码。相反，泛型不仅是C#的一种结构，而且是CLR定义的。所以，即使泛型类是在C#中定义的，也可以在Visual Basic中用一个特定的类型实例化该泛型。

  下面几节介绍泛型的优点和缺点：

   *性能

   *类型安全性

         *二进制代码重用

         *代码的扩展

         *命名约定

1.性能

  泛型的一个主要有点是性能。

  值类型存储在栈上，引用类型存储在堆上。C#类是引用类型，结构是值类型。.NET很容易把值类型转换为引用类型，所以可以在需要对象（对象是引用类型）的任意地方使用值类型。例如，int可以赋予一个对象。从值类型转换为引用类型称为封箱。如果方法需要把一个对象作为参数，同时传递一个值类型，装箱操作就会自动进行。另一方面，装箱的值类型可以使用拆箱操作转换为值类型。在拆箱时，需要使用类型强制转换运算符。

  下面的例子显示了System.Collections名称控件中的ArrayList类。ArrayList存储对象，Add（）方法定义为需要把一个对象作为参数，所以要装箱一个整数类型。在读取ArrayList中的值时，要进行拆箱，把对象转换为整数类型。可以使用类型强制转换运算符把ArrayList集合的第一个元素赋予变量il，在访问int类型的变量i2的foreach语句中，也要使用类型强制转换运算符：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication7
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var myList = new ArrayList();
            myList.Add(44);
            myList.Add(55);

            int il = (int)myList[0];

            foreach (int i2 in myList)
            {
                Console.WriteLine(i2);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

  装箱和拆箱操作很容易使用，但性能损失比较大，遍历许多项时尤其如此。

  System.Collections.Generic名称空间中的List<T>类不使用对象，而是在使用时定义类型。在下面的例子中，List<T>类的泛型类型定义为int，所以int类型在JIT编译器动态生成的类中使用，不再进行装箱和拆箱操作：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication7
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var myList = new List<int>();
            myList.Add(132456789);
            myList.Add(111111);

            int il = myList[0];

            foreach (int i2 in myList)
            {
                Console.WriteLine(i2);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

2.类型安全

  泛型的另一个特性就是类型安全。与ArrayList类一样，如果使用对象，就可以在这个集合中添加任意类型。下面的例子在ArrayList类型的集合中添加一个整数、一个字符串和一个MyClass类型的对象。

  如果这个集合使用下面的foreach语句迭代，而该foreach语句使用整数元素来迭代，编译器就会编译这段代码。但并不是集合中的所有元素都可以强制转换为int，所以会出现一个运行异常。

  错误应该尽早的发现。在泛型类List<T>中，泛型类型T定义了允许使用的类型。有了List<int>的定义，就只能把整数类型添加到集合中。编译器就不会编译这段代码，因为Add（）方法的参数无效。

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication7
{
    class MyClass
    {

    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var myList = new ArrayList();
            myList.Add(11);
            myList.Add("Dean McGRADY");
            myList.Add(new MyClass());

            foreach (int i in myList)
            {
                Console.WriteLine(i);
            }

            var myList2 = new List<int>();
            myList2.Add(111);
            myList2.Add("Dean McGRADY");
            myList2.Add(new MyClass());

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

3.二进制代码的重用

  泛型允许更好地重用二进制代码。泛型类可以定义一次，并且可以用许多不同的类型实例化。不需要像C++模版那样访问源代码。

  例如，System.Collections.Generic名称空间中的List<T>类用一个int、一个字符串和一个MyClass类型实例化：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApplication7
{
    class MyClass
    {
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var myIntList = new List<int>();
            myIntList.Add(123);
            myIntList.Add(345);

            var myStringList = new List<string>();
            myStringList.Add("Dean .");
            myStringList.Add(" McGRADY");

            var myClassList = new List<MyClass>();
            myClassList.Add(new MyClass());


            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

4.代码的拓展

5.命名约定

  如果在程序中使用泛型，在区分泛型类型和非泛型类型时就会有一定的帮助。下面是泛型类型的命名规则：

  *泛型类型的名称用字母T作为前缀。

  *如果没有特殊的要求，泛型类型允许用任意类替代，且只使用了一个泛型类型，就可以用字符T作为泛型类型的名称。

  *如果泛型类型有特定的要求（例如，它必须实现一个接口或派生自基类），或者使用了两个或多个泛型类型，就应给泛型类型使用描述性的名称。