泛型

Posted 2020-07-30 Chris_在IT道路上前行

泛型（generic）是CLR和编程语言提供的一种特殊机制，它支持另一种形式的代码重用，即算法重用。

简单的说，开发人员先定义好一个算法，比如排序、搜索、交换、比较或者转换等。但是，定义算法的开发人员并不设定该算法要操作什么数据类型。该算法可以广泛地应用于不同类型的对象。然后，另一个开发人员，只有指定了算法要操作的具体数据类型，就可以开始使用这个现成的算法了。例如，可以用一个排序算法来操作Int32和String等类型对象。

大多数算法都封装在一个类型中，CLR允许创建泛型引用类型和泛型值类型，但不允许创建泛型枚举类型。CLR还允许创建泛型接口和泛型委托。

先来看一个简单的例子，Framework类库中定义了一个泛型列表算法，它知道如何管理一个对象集合。泛型算法没有设定这些对象的数据类型。

封装了泛型列表算法的FCL类称为List<T>。泛型List类的设计者紧接着在这个类名后添加一个<T>，表明它操作的是一个未指定的数据类型。

定义泛型类型时，它为类型指定的任何变量（比如T）都称为类型参数（type parameter）。T是一个变量名，在源代码中能够使用一个数据类型的任何位置，都能使用T。

列如：在List类定义中，

T被用作方法参数，Add方法接收一个T类型的参数public void Add(T item);

T被用作返回值，ToArray方法返回一组T类型的一维数组public T[] ToArray();

根据Microsoft的设计原则，泛型参数变量要么称为T，要么至少以大写T开头（如TKey和TValue）。

使用泛型类型或方法时，指定的具体数据类型称为类型实参（type argument）。

例如：开发人员可指定一个DateTime类型实参来使用List算法。

public class Program{

    private static void SomeMethod()

    {

        //构造一个List来操作DateTime对象

        List<DateTime> dtList = new List<DateTime>();

        //向列表添加DateTime对象，不进行装箱

        dtList.Add(DateTime.Now);

        dtList.Add(DateTime.MinValue);

        //尝试向列表中添加一个String对象，编译时报错，Invalid arguments

        dtList.Add("1/1/2004");

        //从列表提取一个DateTime对象

        DateTime dt = dtList[0];

    }

}

从以上代码可以看出，泛型为开发人员提供了以下优势：

• 源代码保护à使用一个泛型算法的开发人员不需要访问算法的源代码
• 类型安全à保证只有与指定具体数据类型兼容的对象才能随同算法使用
• 更加清晰的代码à DateTime dt = dtList[0];中不需要使用(DateTime)转型将索引器的结果存储在dt变量中
• 更佳的性能à现在能创建一个泛型算法来操作具体的数据类型，所有值类型的实例都能以传值方式传递，CLR不再需要执行任何装箱操作

12.1 Framework类库中的泛型

泛型最明显的应用就是集合类。

FCL定义的几个泛型集合类，大多数都在System.Collections.Generic和System.Collections.ObjectModel命名空间中。

12.2Wintellect的Power Collections库

12.3泛型基础结构

泛型是在CLR2.0版本中加入的，为了在CLR中加入泛型，Microsoft做了一下工作：

• 创建新的IL指令，使之能够识别类型实参。
• 修改现有元数据表的格式，以便表示具有泛型参数的类型名称和方法。
• 修改各种编程语言，以支持新的语法，允许开发人员定义和引用泛型类型和方法。
• 修改编译器，使之能生成新的IL指令和修改的元数据格式。
• 修改JIT编译器，使之能处理新的、支持类型实参的IL指令，以便生成正确的本地代码。
• 创建新的反射成员，是开发人员能查询类型和成员，以判断它们是否具有泛型参数。
• 修改调试显示器以显示和修改泛型类型、成员、字段以及局部变量。
• 修改Visual Studio的智能感知“IntelliSense”。

12.3.1开放类型和封闭成员