泛型

泛型中包含一个或多个类型参数（type parameters）,类型参数以占位符的形式被声明，在运行时指定具体的类型。

泛型类和方法将可重用性、类型安全性和效率结合在一起，这是非泛型类和方法所不能做到的。泛型广泛用于容器（collections）和对容器操作的方法中。

类型参数的约束

where T : struct	类型参数必须是不可为空值类型。 （所有的值类型都有一个公有的无参构造函数，所以此约束不能和new()约束一起使用）
where T : class	类型参数必须是一个引用类型。此约束可以应用于 class 、interface、delegate和array类型。（在C#8.0或更高版本中的可空上下文中，T必须是不可为空的引用类型。）
where T : class?	类型参数必须是引用类型，可以为Null或不可为Null都行。此约束可以应用于 class 、interface、delegate和array类型。
where T : notnull	类型参数必须是不可为空的类型。（可以是引用类型也可以是值类型）
where T : unmanaged	类型参数必须是非托管类型，非托管约束隐含struct约束，不能与struct或new()约束组合。
where T : new()	类型参数必须具有公共无参数构造函数。与其他约束一起使用时，必须最后指定new()约束。New()约束不能与struct和unmanaged约束组合。
where T :<base class name>	类型参数必须是指定的基类或派生自指定基类的子类。 在 C# 8.0 及更高版本中的可为 null 上下文中，T 必须是从指定基类派生的不可为 null 的引用类型。
where T :<base class name>?	类型参数必须是指定的基类或派生自指定基类的子类。 在 C# 8.0 及更高版本中的可为 null 上下文中，T 可以是从指定基类派生的可为 null 的引用类型。
where T :<interface name>	类型参数必须是指定的接口或实现指定接口的类。可指定多个接口约束。 约束接口也可以是泛型。可空上下文中，T为非空类型。
where T :<interface name>?	类型参数必须是指定的接口或实现指定接口的类。可指定多个接口约束。 约束接口也可以是泛型。可空上下文中，T为可空类型。
where T : U	类型参数必须是U或U的子类。

约束指定了类型参数的功能。声明这些约束意味着可以使用约束类型内的操作和方法调用。如果泛型类或泛型方法中包含System.Object不支持的方法或属性，则必须对类型参数进行约束。约束就是为了告诉编译器，类型参数有哪些属性和方法。官网demo:

public class GenericList<T>
{
    //泛型在嵌套类中同样有效
    private class Node
    {
        // T用于非泛型的构造函数
        public Node(T t)
        {
            next = null;
            data = t;
        }
        private Node next;
        public Node Next
        {
            get { return next; }
            set { next = value; }
        }
        //作为私有字段类型
        private T data;
        // 作为公有属性类型
        public T Data
        {
            get { return data; }
            set { data = value; }
        }
    }
    private Node head;
    public GenericList()
    {
        head = null;
    }
    // 作为方法的形参类型
    public void AddHead(T t)
    {
        Node n = new Node(t);
        n.Next = head;
        head = n;
    }
    //作为返回值类型
    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        Node current = head;
        while (current != null)
        {
            yield return current.Data;
            current = current.Next;
        }
    }
}

约束多个类型参数和多约束应用与一个类型参数：

class Base { }
class Test<T, U>
    where U : struct
    where T : Base, new()
{ }

而对于无约束的类型参数，只能被当作System.Object去处理,而且不建议使用==和!=运算符，因为不能保证具体类型参数支持这些运算符。但是可以与null进行比较，如是类型参数是值类型，只会返回false。

 协变和逆变

public class People{}//基类
public class Chinese : People{} //子类
static void Main(string[] args)
{
    //错误代码，无法执行隐士转换
    List<People> test = new List<Chinese>()；
}

 

　　泛型类更像一个类的蓝图（看成是一个新类型），Peole和Chiness有继承关系，但是 List<People>和List<Chinese>没有继承关系。为解决这个问题微软引入逆变和协变的概。

　　对于协变（使用out修饰泛型的类型参数）和逆变（使用in修饰泛型的类型参数），官方给出的定义大概是（我自己的理解+总结）：协变是实际的返回类型比泛型参数定义的返回类型的派生程度更大，而逆变是传入的实参比泛型定义的参数的派生程度更小。

咋一看，有些懵逼，其实就是将类型参数的里氏替换原则应用到了外层，好像还是有些懵逼。举例说明吧：

IEnumerable<String> strings = new List<String>();
IEnumerable<Object> objects = strings;

List<T>和IEnumrable<T>具有继承关系，String和Objec也具有继承关系，但是IEnumerable<String>和IEnumerable<Object>没有继承关系而逆变和协变将这种继承关系扩展到了外层。

协变和逆变被统一称作“变体”，而且只能应用于接口或委托。变体中只支持引用类型，不支持值类型。

//编译失败，IEnumerable<int>不能隐式转换为IEnumerable<Object>，因为int是值类型
IEnumerable<int> integers = new List<int>();

变体解决了泛型的一个痛点问题：类型参数有继承关系，而泛型类型没有继承关系，泛型与泛型之间不能使用里氏替换：

//无法将List<string>隐士转换为 List<Object>
List<Object> list = new List<string>();

 协变泛型接口

可以使用 out 关键字将泛型类型参数声明为协变。 协变类型必须满足以下条件：

1、协变类型仅用作接口方法的返回类型，不能用作接口方法的参数类型。

 interface ICovariant<out R>
 {
     //OK
     R GetSomething();
     // 编译失败
     //void SetSomething(R sampleArg);
 }

这里有一个例外，如果逆变类型的委托作为接口方法的参数是可以的。

interface ICovariant<out R>
{
    void DoSomething(Action<R> callback);
}

2、不能用作接口方法的泛型约束：

interface ICovariant<out R>
{
    //编译失败,R必须是逆变或没有in 和 out 修饰的不变体
   // void DoSomething<T>() where T : R;
}

逆变泛型接口

可以使用 in 关键字将泛型类型参数声明为逆变。 逆变类型只能用作方法参数的类型，不能用作接口方法的返回类型。 逆变类型还可用于泛型约束。

interface IContravariant<in A>
{
    void SetSomething(A sampleArg);
    void DoSomething<T>() where T : A;
    //编译失败
    // A GetSomething();
}

 

此外，还可以在同一接口中同时支持协变和逆变，但需应用于不同的类型参数：

interface IVariant<out R, in A>
{
    R GetSomething();
    void SetSomething(A sampleArg);
    R GetSetSomethings(A sampleArg);
}

变体泛型委托

public delegate T SampleGenericDelegate<T>();
public static void Test()
{
    //可以为SampleGenericDelegate<String>和SampleGenericDelegate<Object>分配相同的lambda表达式，因为返回值类型存在隐式转换，方法的签名与委托类型相匹配。
    SampleGenericDelegate<String> dString = () => " ";
    SampleGenericDelegate<Object> dObject = () => " ";

    //尽管String继承自Object，但是SampleGenericDelegate<String>不能隐式转换为SampleGenericDelegate<Object>
    // SampleGenericDelegate <Object> dObject = dString;  
}

与变体泛型接口相同，将委托中的泛型参数显式声明为协变或逆变，可以启用泛型委托之间的隐式转换。

 public delegate O SampleGenericDelegate<in I, out O>(I i);
 public static void Test()
 {
     SampleGenericDelegate<Object, string> dString = (object str) => " ";
     SampleGenericDelegate<string, Object> dObject = dString;
 }

但是变体委托不能合并使用（多播委托）。因为多播委托的类型必须完全相同。否则在运行时抛出异常：

Action<object> actObj = x => Console.WriteLine("object: {0}", x);
Action<string> actStr = x => Console.WriteLine("string: {0}", x);

// System.ArgumentException: Delegates must be of the same type.
//  Action<string> actCombine = actStr + actObj;
// actStr += actObj;
// Delegate.Combine(actStr, actObj);