在没有泛型之前,我们是怎么处理不同类型的相同操作的:
示例1 //下面是一个处理string类型的集合类型 public class MyStringList { string[] _list; public void Add(string x) { //将x添加到_list中,省略实现 } public string this[int index] { get { return _list[index]; } } } //调用 MyStringList myStringList = new MyStringList(); myStringList.Add("abc"); var str = myStringList[0]; 示例2 //如果我们需要处理int类型就需要复制粘贴然后把string类型替换为int类型: public class MyIntList { int [] _list; public void Add(int x) { //将x添加到_list中,省略实现 } public int this[int index] { get { return _list[index]; } } } //调用 MyIntList myIntList = new MyIntList(); myIntList.Add(100); var num = myIntList[0];可以看得出我们的代码大部分是重复的,而作为有追求的程序员是不允许发生这样的事情的。 于是乎,我们做了如下改变:
示例3 public class MyObjList { object[] _list; public void Add(object x) { //将x添加到_list中,省略实现 } public object this[int index] { get { return _list[index]; } } } //调用 MyObjList myObjList = new MyObjList(); myObjList.Add(100); var num = (int)myObjList[0];从上面这三段代码中,我们可以看出一些问题:
int和string集合类型的代码大量重复(维护难度大)。object集合类型发生了装箱和拆箱(损耗性能)。object集合类型是存在安全隐患的(类型不安全)。问题1,虽然代码重复但是没有装箱、拆箱而且类型是安全的 问题2,发生了装箱和拆箱,是损耗性能影响执行效率的。 问题3,如果add的类型不是int类型,在编译器是不会检查出来的(编译通过),运行期就会报错,MyObjList类似于我们熟知的ArrayList
现在,我们必须解决如下问题 1、避免代码重复 2、避免装箱和拆箱 3、保证类型安全
范型为我们提供了完美的解决方案
如果你理解类是对象的模板(类是具有相同属性和行为的对象的抽象),那么泛型就很好理解了。 泛型:generic paradigm(通用的范式),generic这个单词也很好的说明了模板这个概念:通用的,标准的。泛型是类型的模板 不同的是:作为模板的类是通过实例化产生不同的对象,而泛型是通过不同的类型实参产生不同的类型 泛型的基本概念介绍完,我们来看看泛型到底是怎么帮我们解决问题的
如何解决代码重复:提取代码相同的部分,封装变换的部分——封装变化,而示例1和示例2中变换的部分就是int和string类型本身,如何将类型抽象呢
示例4 //将示例3改装下 public class MyList<T> { T [] _list; public void Add(T x) { //将x添加到_list中,省略实现 } public T this[int index] { get { return _list[index]; } } }类型参数 T 类型参数可以理解为泛型的"形参"("形参"一般用来形容方法的),有“形参”就会有实参。如我们声明的List,string就是实参;List ,int就是实参,而List和List是两种不同的类型。
通过类型参数解决了代码重复的问题
如何解决装箱、拆箱以及类型安全的问题:
//示例5 List<int> list = new List<int>(); list.Add(100);//强类型无需装箱 //list.Add("ABC"); 编译期安全检查报错 int num = list[0];//无需拆箱声明泛型类型时,因为确定了类型实参,所以操作泛型类型不需要装箱、拆箱,而且泛型将大量安全检查从运行时转移到了编译时进行,保证了类型安全。 注:C#为我们提供了5种泛型:类、结构、接口、委托和方法。
在示例4中,自定义泛型集合只是添加和获取类型参数的实例,除此之外,没有对类型参数实例的成员做任何操作。C#的所有类型都继承自Object类型,也就是说,我们目前只能操作Object中的成员(Equals,GetType,ToString等)。但是,我自定义的泛型很多时候是需要操作类型更多的成员
新需求,打印员工的信息
示例6 public class Person { public string Name { get; set; } public int Age{ get; set; } } public class Employee : Person { } public class PrintEmployeeInfo<T> { public void Print(T t) { Console.WriteLine(t.Name);//报错 } }如果我们可以将类型参数T限定为Person类型,那么在泛型内部就可以操作Person类型的成员了。
表格来至微软官方文档
约束描述where T:结构类型参数必须是值类型。 可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。where T:类类型参数必须是引用类型;这同样适用于所有类、接口、委托或数组类型。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,new() 约束必须最后指定。where T:类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。where T:类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。 可指定多个接口约束。 约束接口也可以是泛型。where T:U为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。 示例7 public class PrintEmployeeInfo<T> where T:Person { public void Print(T t) { Console.WriteLine(t.Name); } }有一定工作经验的开发人员一定遇到过下面这样的情况:
示例8 List<Employee> list = new List<Employee>(); list.Add(new Employee() { Age = 20, Name = "小明" }); IEnumerable<Person> perList; perList = list; foreach (var item in perList) { Console.WriteLine("名字:" + item.Name + ",年龄:" + item.Age); }不是说,不同类型实参构造的泛型也是不同的吗,为啥可以将List对象赋值给IEnumerable呢? 再看下面的示例
示例9 public static void PrintEmployee(Person item) { Console.WriteLine("名字:" + item.Name + ",年龄:" + item.Age); } Action<Employee> empAction = PrintEmployee; empAction(new Employee() { Age = 20, Name = "小明" }); Action<Person> perAction = PrintEmployee; perAction(new Employee() { Age = 20, Name = "小明" });执行结果正常输出
为什么可以将参数类型为Person的方法分别赋值给Action和Action呢? 示例8说明了泛型的协变性,示例9说明了泛型的逆变性(听起来很唬人) 其实协变和逆变只要弄清楚两个概念一切就非常清晰了
类型参数分为输入参数(in)、输出参数(out)和不变参数(没有关键字)设计原则:里氏替换原则——派生类(子类)对象能够替换其基类(超类)对象被使用IEnumerable的定义public interface IEnumerable<out T> : IEnumerable 示例8中IEnumerable输出参数类型需要的Person类型,而List类型参数给的是Employee(Employee继承了Person)——里氏替换原则委托Action的定义public delegate void Action<in T>(T obj); 示例9中方法PrintEmployee需要的参数类型是Person,而Action输入类型参数是Employee(Employee继承了Person)——里氏替换原则 如果将PrintEmployee的参数类型变为Employee,示例9中其他代码不变,会怎样?
方法PrintEmployee需要的参数类型是Employee,而Action的输入参数是Person,显然Person不一定是Employee
注:in和out关键字只适用于接口和委托类型
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