C#泛型编程

Posted 2020-09-03 沪马农

1.泛型的概念

    C#中的泛型与C++中的模板类似，泛型是实例化过程中提供的类型或类建立的。泛型并不限于类，还可以创建泛型接口、泛型方法，甚至泛型委托。这将极大提高代码的灵活性，正确使用泛型可以显著缩短开发时间。与C++不同的是，C#中所有操作都是在运行期间进行的。

2.使用泛型

•  可空类型

       值类型必须包含一个值，它们可以在声明之后，赋值之前，在未赋值状态下存在，但不能以任何方式使用，而引用类型可以为null。有时让值类型为空是很有用的，泛型提供了使用System.Nullable<T>使值类型为空的一种方式。如下代码：

    private Nullable<int> _nullableInt;

    则可以为_nullableInt赋为null,如下：

    _nullableInt = null;

可空类型非常有用，以致于C#中加入了语法：

int? _nullableIntSecond;

• System.Collections.Generic 名称空间

    这个名称空间用于处理集合的泛型类型，使用的非常频繁。将以List<T>和Dictionary<K,V>为例介绍这些类，以及和它们配合使用的接口和方法。

        1.List<T>

        List<T>泛型集合类更加快捷，更易于使用，创建T类型对象的集合需要一下方法：

        List<string> _myCollection = new List<string>();

        将创建T为String的List集合。

        可以在代码中去查看List<T>所支持的方法，这里不再赘述。

       2.对泛型列表进行排序和搜索

        对泛型列表进行排序和搜索与和其它列表进行排序和搜索是一样的，如下为实例代码：

            

public class NumberCollection : List<int>
    {
        public NumberCollection(IEnumerable<int> initialNums)
        {
            foreach (var num in initialNums)
            {
                Add(num);
            }
        }

        public NumberCollection()
        {
            for (int i=0;i < 10;++i)
            {
                Add(i);
            }
        }

        public void Print()
        {
            foreach (var num in this)
            {
                Console.WriteLine(num);
            }

            Console.Read();
        }
    }

public static class NumberCollectionDelegate
    {
        public static int Compare(int i,int j)
        {
            if (i > j)
            {
                return -1;
            }
            else if (i < j)
            {
                return 1;
            }
            return 0;
        }

        public static bool Find(int i)
        {
            if (i %2 == 0)
            {
                return true;
            }

            return false;
        }

         public static Comparison<int> CopmareDelegate = new Comparison<int>(Compare);

         public static Predicate<int> Predicate = new Predicate<int>(Find);

    }

var numColleciton = new NumberCollection();
numColleciton.Print();
numColleciton.Sort(NumberCollectionDelegate.CopmareDelegate);
numColleciton.Print();
var newNumCollection = new NumberCollection(numColleciton.FindAll(NumberCollectionDelegate.Predicate));
newNumCollection.Print();
Console.ReadLine();

如上代码，首先定义了NumberCollection继承自List<int>,定义了Print方法用来输出集合中所有的值，类NumberCollectionDelegate中定义了Compare方法，以及Find方法，Compare方法用于对集合进行降序排序（为什么这么写是降序排序请关注另一篇文章），Find方法用于选择集合中为偶数的值。在实例的使用中，首先对集合中的元素进行了降序排序，后选择集合中为偶数的值组成新的集合，当然上述比较与查找用法可以简化为以下用法：

numColleciton.Sort(NumberCollectionDelegate.Compare);

var newNumCollection = new NumberCollection(numColleciton.FindAll(NumberCollectionDelegate.Find));

这样就不需要显示引用Comparison<int>类型了，但是在使用时仍然会隐式创建Comparison<int>实例，对于比较也是同样的。在许多情况下，都可以使用方法组以这种方式隐式的创建委托，使代码变的更容易读取。

3.Dictionary<K,V>

    这个类型可以定义键值对的集合，这个类型需要实例化两个类型，分别用于键和值，以表示集合中的各个项。可以使用强类型化的Add方法添加键值对，如下。

Dictionary<string, int> stringIntDictionary = new Dictionary<string, int>();
stringIntDictionary.Add("Tom", 1);
stringIntDictionary.Add("Lucy", 2);
stringIntDictionary.Add("Lily", 3);

可以直接访问Dicitionary中的keys和Values属性值：

foreach (var key in stringIntDictionary.Keys)
{
Console.WriteLine(key);
}

foreach (var value in stringIntDictionary.Values)
{
Console.WriteLine(value);
}

同样可以迭代集合中每一项，如下：

foreach (KeyValuePair<string,int> item in stringIntDictionary)
{
Console.WriteLine("{0} = {1}", item.Key, item.Value);
}

对于Dictionary<K,V>需要注意的一点是，每个项的键都必须式唯一的。如果要添加的项与已存在的项的键值相同，则会抛出异常。

3.定义泛型

    1.定义泛型类

         要创建泛型类，只需在类定义中包括尖括号：

class MyGenericClass<T>
{
}

其中T可以是任意标识符，只需要遵循C#命名规则即可，但一般只使用T。

泛型类可以在其定义中包含任意多个类型，它们用逗号分开，例如：

class MyGenericClass<T1,T2,T3>
{
}

定义了这些类型之后，就可以在类定义中像使用其它类型那样使用它们，如下

class MyGenericClass<T1,T2,T3>
    {
        private T1 _object;

        public MyGenericClass(T1 item)
        {
              _object = item;
        }

        public T1 InnerT1Object
        {
            get
            {
                return _object;
            }
        }
    }

注意不能假定使用了什么类型，例如：

_object = new T1();

因为此刻不知道T1是什么，也就不能使用它的构造函数，可能T1就没有构造函数，或者没有可公共访问的构造函数。因此要对泛型进行实际的操作需要更多了解其使用的类型。

• default关键字

    要确定用于创建泛型类型的实例，需要了解一个最基本的情况，它是引用类型还是值类型，若不了解这个情况就不能直接对变量赋予null值。此时default关键字就派上了用场：

_object = default(T1);

如果_object是引用类型就给引用类型赋为null值，如果为值类型就给它赋为默认值。对于数字类型默认值为0，对于结构，按照相同的规则对它们进行赋值。default关键字允许对必须使用的类型进行更多的操作，为了进行更多的操作，必须对使用的类型进行更多的约束。

• 约束类型

    前面使用的类型称为无绑定类型，因为没有对它们进行任何约束，而通过约束可以限定用于泛型的类型。在类定义中，可以使用where关键字，来限定用于泛型的类型，如下：

class MyGenericClass<T1,T2,T3> where T1 : constraint

其中constraint定义了约束，可以用这种能方式定义很多约束，每个约束之间用逗号分开。还可以使用多个where语句，定义泛型类型需要的任意类型或所有类型上的约束，约束必须出现在类型说明符的后面。

• 从泛型类中继承

    类可以从泛型中继承，如

class Farm<T> : IEnumerable<T> where T : Animal
{
}

如上代码Farm<T>是一个接口类型，同样对于T的约束也会在IEnumerable中使用的T上添加一个额外的约束，这可以用于限制用于约束的类型，但是需要遵守一些规则。

    首先，如果某个类型所继承的基类型中受到了约束，该类型就不能接触约束，即类型T在基类中使用时所受到的约束，必须扩展到子类中，至少于基类的约束相同。

• 泛型运算符

    泛型类也支持运算符的重写。

• 泛型结构

    结构与类相同，只是有一些细微的差别，而且结构是值类型，不是引用类型，所以可以创建泛型结构，如：

struct MyGenericStruct<T1, T2>
{
}

2.定义泛型接口

定义泛型接口于定义泛型类所用的技术相同，例如：

  interface IGeneric<T> where T : Object
    {
        void Sum(T x, T y);
    }

3.定义泛型方法

    可以使用泛型方法以达到泛型方法的更一般形式，在泛型方法中，参数类型或返回类型由泛型类型参数所决定。

，例如：

  T GetDefault<T>()
           {
               return default(T);
           }

可以使用非泛型类，实现泛型方法：

   public class Defaulter
    {
        public T GetDefault<T>()
        {
            return default(T);
        }
    }

 如果类是泛型的，那么需要为类中的泛型方法提供不同的标示符。如下代码会提示泛型方法：

  public class Defaulter<T>
    {
        public T GetDefault<T>()
        {
            return default(T);
        }
    }

会提示内部泛型参数与外部泛型参数相同，此时应该更改泛型标示符。

 

本篇内容参考C#入门经典。