一、C#泛型及机制

泛型类型
泛型方法
泛型约束

class Stack<T>{
 private T[] store;
 private int size;
 public Stack(){
  store=new T[10];size=0;
}
 public void Push(T x){
  store[size++]=x;}
 public T Pop(){
  return store[--size];
}

Stack<int> x=new Stack<int>();
x.Push(17);

.所谓泛型，即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。泛型编程是一种编程范式，它利用“参数化

类型”将类型抽象化，从而实现更为灵活的复用。
.C#泛型赋予了代码更强的类型安全，更好的复用，更高的效率，更清晰的约束。

C#泛型机制简介

.C#泛型能力由CLR在运行时支持，区别于C++的编译时模板机制，和Java的编译时“搽拭法”。这使得泛型能力可以在

各个支持CLR的语言之间进行无缝的互操作。
.C#泛型代码在被编译为IL代码和元数据时，采用特殊的占位符来表示泛型类型，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。

.第一轮编译时，编译器只为Stack<T>类型产生“泛型版”的IL代码与元数据——并不进行泛型类型的实例化，T在中间

只充当点位符
.
JIT编译时，当JIT编译器第一次遇到Stack<int>时，将用int替换“泛型版”IL代码与元数据中的T进行泛型类型的实

例化。
.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。

C#泛型的几个特点
。如果实例化泛型类型的参数相同，那么JIT编译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。
。C#的泛型类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。
。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#泛型类与结构
class C<U,V>{} //合法
class D:C<string,int>{} //合法
class E<U,V>:C<U,V>{} //合法
class F<U,V>:C<string,int>{} //合法
class G:C<U,V>{} //非法

C#除可单独声明泛型类型（包括类与结构）外，也可在基类中包含泛型类型的声明。但基类如果是泛型类，它的类型参

数要么已实例化，要么来源于子类（同样是泛型类型）声明的类型参数。

泛型类型的成员
class C<V>{
 public V f1; //声明字段
 public D<V> f2; //作为其他泛型类型的参数
 public C(V x){
   this.f1=x;
 }
}

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。

泛型接口

interface IList<T>{
 T[] GetElements();

}
interface IDictionary<K,V>{
 void Add(K key,V value);
}
//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
class List<T>:IList<T>,IDictionary<int,T>{
 public T[] GetElements() {return null;}
 public void Add(int index,T value){}
}

泛型委托
delegate bool Predicate<T>(T value);
class x{
 static bool F(int i){...}
 static bool G(string s){...}
 static void Main(){
   Predicate<string> p2=G;
   Predicate<int> p1=new Predicate<int>(F);
 }
}

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。

泛型方法简介
。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
。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。
。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

泛型方法的声明与调用
public class Finder{
 //泛型方法的声明
 public static int Find<T>(T[] items,T item)
{
  for(int i=0;i<items.length;i++){
      if(items[i].Equals(item)) {return i;}
 }
 return -1;
}
}
//泛型方法的调用
int i=Finder.Find<int> (new int[]{1,3,4,5,6,8,9},6)

 

泛型方法的重载
class MyClass{
 void F1<T>(T[] a,int i);
 void F1<U>(U[],a,int i); //不可以构成重载方法

 void F2<T>(int x);
 void F2(int x);         //可以构成重载方法

 void F3<T t> where T:A;
 void F3<T t> where T:B; //不可以构成重载方法

 

泛型方法的重写
abstract class Base
{
 public abstract T F<T,U>(T t,U u) where U:T;
 public abstract T G<T>(T t) where T:IComparable;
}

class Derived:Base{
 //合法的重写，约束被默认继承
 public override X F<X Y>(X x,Y y){}

 //非法的重写，指定任何约束都是多余的
 public override T G<T>(T t) where T:IComparable{}

}

泛型约束简介
。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#要求的类型

安全。
。“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。
。“显式约束”并非必须，如果没有指定“显示约束”，泛型类型参数将只能访问System.Object类型中的公有方法。

基类约束
class A{ public void F1(){...}}
class B{ public void F2(){...}}

class C<S,T>
 where S:A //S继承A
 where T:B //T继承B
{
 //可以在类型为S的变量上调用F1，
 //可以在类型为T的变量上调用F2
 ......
}

接口约束
interface IPrintable{ void Print();}
interface IComparable<T> {int CompareTo(T v);}
interface IKeyProvider<T> {T GetKey();}

class Dictionary<K,V>
 where K:IComparable<K>
 where V:IPrintable,IKeyProvider<K>
{
 //可以在类型为K的变量上调用CompareTo,
 //可以在类型为V的变量上调用Print和GetKey
 ......
}

构造器的约束
class A{ public A(){}}
class B{ public B(int i){}}

class C<T>
  where T:new()
{
  //可以在其中使用T t=new T();
  ......
}

C<A> c=new C<A>();//可以，A有无参构造器
C<B> c=new C<B>();//错误，B没有无参构造器

值类型/引用类型的约束
public struct A{...}
public class B{...}

class C<T>
  where T:struct
{
  //T在这里面是一个值类型
  ......
}

C<A> c=new C<A>(); //可以，A是一个值类型
C<B> c=new C<B>(); //错误，B是一个引用类型

讲座总结
。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“搽

拭法”支持的简单的泛型。
。c#的泛型支持包括类、结构、接口、委托共四种泛型类型，以及方法成员。
。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。