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C# 之泛型详解
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我们在编写程序时，经常遇到两个模块的功能非常相似，只是一个是处理int数据，另一个是处理string数据，或者其他自定义的数据类型，但我们没有办法，只能分别写多个方法处理每个数据类型，因为方法的参数类型不同。有没有一种办法，在方法中传入通用的数据类型，这样不就可以合并代码了吗？泛型的出现就是专门解决这个问题的。读完本篇文章，你会对泛型有更深的了解。ITPUB个人空间,cmaI
~
lm`GO"LW0 为什么要使用泛型ITPUB个人空间\5]fa7c0m0`F
为了了解这个问题，我们先看下面的代码，代码省略了一些内容，但功能是实现一个栈，这个栈只能处理int数据类型：
:Yu o:i X8WZ E0
8VYB @_\@1v3j0 public class Stack
ij q `0BD ` X0
h}&N v,]0 {
$gL1l {-NW0 ITPUB个人空间)Q r6w:_ z;l f
private int[] m_item;ITPUB个人空间s.b _v.{8Z
ITPUB个人空间9z!t1?G2D4M1g }-D
public int Pop(){...}ITPUB个人空间s*f r"g/{&|&ZW
ITPUB个人空间xj4x#HQU(].JG\
public void Push(int item){...}
h-C#n$ROA+K0 ITPUB个人空间!x'o h;Qp*[
public Stack(int i)ITPUB个人空间EB s)jZtGU
ITPUB个人空间-MJ8z!|\&E
{
P&Py t u0
C!?!c*oB RU:|7C0 this.m_item = new int;ITPUB个人空间,M xu`T
]u WI(z:J0S0 }ITPUB个人空间8Vl#oxNBZ
V P7B"}X D0 }
-?E a*M(K4Et5_0
&eY9d*F9j gRs9F1\&a0 上面代码运行的很好，但是，当我们需要一个栈来保存string类型时，该怎么办呢？很多人都会想到把上面的代码复制一份，把int改成 string不就行了。当然，这样做本身是没有任何问题的，但一个优秀的程序是不会这样做的，因为他想到若以后再需要long、Node类型的栈该怎样做呢？还要再复制吗？优秀的程序员会想到用一个通用的数据类型object来实现这个栈：ITPUB个人空间M Yb%RN3| s(f6E@ P
4`&x|1c$|EH0 public class StackITPUB个人空间yX v k6A"kN
F ~ W b%Z[HYR0 {
L P'y']~1gr7v1z0 ITPUB个人空间H,Z_4j,]3lG2Q%}&]7t9]
private object[] m_item;ITPUB个人空间hd9}^}:Oz
ITPUB个人空间:\;pd ?4a [ Q J |nP
public object Pop(){...}
g!bf)G-cU.J^%F0
o4V x8?M\[)a0 public void Push(object item){...}
!c}3wR#|oY Yv0
eW Hl#H|&}~0 public Stack(int i)
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{
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this.m_item = new;
5`F:R9G"m}V l0 ITPUB个人空间Hfy%@!IX*r-U
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ITPUB个人空间,@0pw*E{v YA${
8Y@'O ^,u0
f"` X^a l0 }ITPUB个人空间-gK u Zpu2h
S D8VA _ }'yIV0 这个栈写的不错，他非常灵活，可以接收任何数据类型，可以说是一劳永逸。但全面地讲，也不是没有缺陷的，主要表现在：ITPUB个人空间1sz0J)[ w z*S*l
\u9\ ^WT#lY0 当Stack处理值类型时，会出现装箱、折箱操作，这将在托管堆上分配和回收大量的变量，若数据量大，则性能损失非常严重。
Qu*c a bxO U-i0 在处理引用类型时，虽然没有装箱和折箱操作，但将用到数据类型的强制转换操作，增加处理器的负担。
Qv8A4h|k,c p0 在数据类型的强制转换上还有更严重的问题（假设stack是Stack的一个实例）：ITPUB个人空间{ J.F$W~Ig
Node1 x = new Node1();ITPUB个人空间 A'J i GfT'a @
p@:X?8A RV j0 stack.Push(x);ITPUB个人空间2sVF}8M6]A.XA q
ITPUB个人空间 }"SE a'C7JT9w9n
Node2 y = (Node2)stack.Pop();ITPUB个人空间 c%}fX1J bN
ITPUB个人空间*O5EB7E%b"N;^%d
上面的代码在编译时是完全没问题的，但由于Push了一个Node1类型的数据，但在Pop时却要求转换为Node2类型，这将出现程序运行时的类型转换异常，但却逃离了编译器的检查。
HS)z~wR/h e0 ITPUB个人空间MG9a F w r(g `OG
ITPUB个人空间 L@8{ }:f'}1KF
ITPUB个人空间x sC6D Y9S+R,H}
针对object类型栈的问题，我们引入泛型，他可以优雅地解决这些问题。泛型用用一个通过的数据类型T来代替object，在类实例化时指定T的类型，运行时（Runtime）自动编译为本地代码，运行效率和代码质量都有很大提高，并且保证数据类型安全。ITPUB个人空间+x d g4r y3d5?5F
ITPUB个人空间-w+h c&hgc&f l%Y,a
dh Xkeo0 ITPUB个人空间'R N"n3{ Rb o
使用泛型ITPUB个人空间,Z ?E @ f K)K k
下面是用泛型来重写上面的栈，用一个通用的数据类型T来作为一个占位符，等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力：
y!y {!a d$a[ ?0 ITPUB个人空间&mCV$\&L$oa
public class Stack<T>
!_"EU` B$q ] x3g3~0 ITPUB个人空间6XWr ~eB"R C
{ITPUB个人空间Xc-CC1I{ a\/D
h N"R$He6E.p:w0 private T[] m_item;
M)n h1@LT0 ITPUB个人空间C!x'A,@6@ P+@Z@
public T Pop(){...}
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public void Push(T item){...}ITPUB个人空间0^ X Sp4D/Qbc9s[
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public Stack(int i)ITPUB个人空间$vYq@,PC2j l
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v1g W(c ?0i0 ITPUB个人空间3d-_Er:QC
}
9O YM&C+S6Ml0U0 ITPUB个人空间XE2^ W/qI4y
类的写法不变，只是引入了通用数据类型T就可以适用于任何数据类型，并且类型安全的。这个类的调用方法：
"tdgF N3}h Z[0 ITPUB个人空间7H(i qB0j
//实例化只能保存int类型的类
D(VF-BA0 ITPUB个人空间 sU;Tx'v7V7T&@
Stack<int> a = new Stack<int>(100);ITPUB个人空间0u-J I:DF$\ mN c@
6iN6d ?|%FX0 a.Push(10);
4a8]5D.Q_j0
(z'q2dX&H"D C0 a.Push("8888"); //这一行编译不通过，因为类a只接收int类型的数据ITPUB个人空间"Wx-Tg A(O3@
"v[4zx*{.L3S0P$},}6w:z0 int x = a.Pop();
{v5w|E;K D0
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ITPUB个人空间3dQ{"t5J/b&X8h [ A
//实例化只能保存string类型的类
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Stack<string> b = new Stack<string>(100);ITPUB个人空间 l JF#u vl D
6G,_e\2y-Q0 b.Push(10); //这一行编译不通过，因为类b只接收string类型的数据ITPUB个人空间2v#H(o4s#h,{.X+M7o
6E#X(u#@9w;LYM;S/}0 b.Push("8888");
EP7gL1a~(v/^*tD0
yA n ] ~+oD.@#u(y0 string y = b.Pop();ITPUB个人空间\&| Q nY9jI,tt:y't
ITPUB个人空间j(S+~ a(y e H
ITPUB个人空间 I u-n'i7D{ n
ITPUB个人空间f yQX7UL w*j |
这个类和object实现的类有截然不同的区别：
.r D?/|L8Y,S0A0z0 ITPUB个人空间(^ K5L!f9_&uBhS
1. 他是类型安全的。实例化了int类型的栈，就不能处理string类型的数据，其他数据类型也一样。
+D1{1\g%a9mqI#\X0 ITPUB个人空间f)hu$a8nx F
2. 无需装箱和折箱。这个类在实例化时，按照所传入的数据类型生成本地代码，本地代码数据类型已确定，所以无需装箱和折箱。
3R+q$g5y Ea"Ex8p0
QiYY1w0 3. 无需类型转换。
2D!d,A|O @a#O0
;J:TT`?'cR K g0
gM i8@5N tJ'J0 ITPUB个人空间2E2_H"iv T7R
泛型类实例化的理论ITPUB个人空间:cv'UO0[3o!y-o(|
C#泛型类在编译时，先生成中间代码IL，通用类型T只是一个占位符。在实例化类时，根据用户指定的数据类型代替T并由即时编译器（JIT）生成本地代码，这个本地代码中已经使用了实际的数据类型，等同于用实际类型写的类，所以不同的封闭类的本地代码是不一样的。按照这个原理，我们可以这样认为：
'I$V%v,e~o0
4? fJ;SZ;U S |0 泛型类的不同的封闭类是分别不同的数据类型。ITPUB个人空间 c GP r0~$_'aG;u
ITPUB个人空间2^e&p-~1l6Qk4\ Z
例：Stack<int>和Stack<string>是两个完全没有任何关系的类，你可以把他看成类A和类B，这个解释对泛型类的静态成员的理解有很大帮助。ITPUB个人空间!J Bwn lN#]7O
&`LV(G#K0 ITPUB个人空间t GXO$t"C3m6[
ITPUB个人空间7Q"{%j'L x |-k%~%U)o
泛型类中数据类型的约束
,^ v T5Q#R1~,I-G O7Wg0 程序员在编写泛型类时，总是会对通用数据类型T进行有意或无意地有假想，也就是说这个T一般来说是不能适应所有类型，但怎样限制调用者传入的数据类型呢？这就需要对传入的数据类型进行约束，约束的方式是指定T的祖先，即继承的接口或类。因为C#的单根继承性，所以约束可以有多个接口，但最多只能有一个类，并且类必须在接口之前。这时就用到了C#2.0的新增关键字：
1w6Ly6G$d ^0
4N7Iy {]1H\0 public class Node<T, V> where T : Stack, IComparable
1e*X!a0d2j0
;z#l)jl'G+I0 where V: StackITPUB个人空间c`6}s3f%i%n
&nO?9~ k r+^0}!M_ Q0 {...}
i9X2hi'a"U9}0
^s O$~ S8c1n0 以上的泛型类的约束表明，T必须是从Stack和IComparable继承，V必须是Stack或从Stack继承，否则将无法通过编译器的类型检查，编译失败。ITPUB个人空间 f T%f)f0L h
5N1a UPu[0 通用类型T没有特指，但因为C#中所有的类都是从object继承来，所以他在类Node的编写中只能调用object类的方法，这给程序的编写造成了困难。比如你的类设计只需要支持两种数据类型int和string，并且在类中需要对T类型的变量比较大小，但这些却无法实现，因为object是没有比较大小的方法的。了解决这个问题，只需对T进行IComparable约束，这时在类Node里就可以对T的实例执行CompareTo方法了。这个问题可以扩展到其他用户自定义的数据类型。ITPUB个人空间 UCi+~2@'v}
ITPUB个人空间'L%Lu|3HV W@
如果在类Node里需要对T重新进行实例化该怎么办呢？因为类Node中不知道类T到底有哪些构造函数。为了解决这个问题，需要用到new约束：ITPUB个人空间.\ k:j%s1JJ]9k'E py3o
ITPUB个人空间 n'pm4PQ NK Q'd
public class Node<T, V> where T : Stack, new()
p*Os#H?(TSN5{{ b g4M0
q#o nH([w#].N L J0 where V: IComparable
T2^p | U M J-Kl~T0 ITPUB个人空间$ze8Of `Yo&`*h
需要注意的是，new约束只能是无参数的，所以也要求相应的类Stack必须有一个无参构造函数，否则编译失败。
2h:@t3bw0 ITPUB个人空间"F6J5t*c6D)I
C#中数据类型有两大类：引用类型和值类型。引用类型如所有的类，值类型一般是语言的最基本类型，如int, long, struct等，在泛型的约束中，我们也可以大范围地限制类型T必须是引用类型或必须是值类型，分别对应的关键字是class和struct:ITPUB个人空间(l8U n S*mg7Q
#u uQ |3~o0 public class Node<T, V> where T : classITPUB个人空间Vn'l%@D f4VS$H u(d
ITPUB个人空间6r.[%C }p Sa$Y ? C
where V: struct
IJ?J$O;QO2q.a0
K%F;R3n*Ma0
*uc c3xbQ%r0
fLi2A*i'TN q&S[0 泛型方法ITPUB个人空间2v1q v^.[z6qsd
泛型不仅能作用在类上，也可单独用在类的方法上，他可根据方法参数的类型自动适应各种参数，这样的方法叫泛型方法。看下面的类：
:H6k*ZUh?$s0 ITPUB个人空间 i m x;r)YA8y
public class Stack2ITPUB个人空间$Dm8fy%r9]m
1tdp\ e0}o6N4u0 {ITPUB个人空间R;V-z^9P6m
ITPUB个人空间:X6cG^$F sZ-F0C
public void Push<T>(Stack<T> s, params T[] p)ITPUB个人空间q H1f{?
ITPUB个人空间X%? L!V"V#r `
{
i ?y B3xa3OM"UOU0 ITPUB个人空间 Z Cc jX O?-]L K
foreach (T t in p)ITPUB个人空间y'o lH+G!HI g8a
ITPUB个人空间L v JF6?+b
{
d8\*[0E&P"u6yd-`3x0
$m/K SM%\r7~'m0 s.Push(t);ITPUB个人空间 P!?c-[ T e
W.xv:BH0 }ITPUB个人空间-b J/w Z$f;V/IY
ITPUB个人空间G)w&G"T"?$c'[
}
x(h JO0k2cO5n8|A0
*nX]Q&T,{ G;g0 }ITPUB个人空间E ?&l5B*t:Xy c
T |G7EJ a\ z1J0 原来的类Stack一次只能Push一个数据，这个类Stack2扩展了Stack的功能（当然也可以直接写在Stack中），他可以一次把多个数据压入Stack中。其中Push是一个泛型方法，这个方法的调用示例如下：
2pdQ6dnqg [.G Tl0 ITPUB个人空间,@9B3w;z/J.q7M W:GL
Stack<int> x = new Stack<int>(100);ITPUB个人空间!_5[7di*?9b
(T5B aW}&X4@Q0 Stack2 x2 = new Stack2();ITPUB个人空间 \[9w[r
n [&A2P!wXh0 x2.Push(x, 1, 2, 3, 4, 6);ITPUB个人空间\7n$f*m\ k*ThD(V$~
6?3I V9F.A ](B0 string s = "";ITPUB个人空间he1VXP+E9I+L
D2e'a6C _s:B0 for (int i = 0; i < 5; i++)
g5FL ML)j}9Q-S0
x agg!m8b l [ t,L0 {
ixE/} {0
O)BJI'Gn#^hK0 s += x.Pop().ToString();
&N!l p'n6R?XL0 ITPUB个人空间gH|,wR _
} //至此，s的值为64321ITPUB个人空间 G7Y XJ:k s3[&|n
ITPUB个人空间.jA B]$o+|&R8C
ITPUB个人空间H/Q2g w P"G V
ITPUB个人空间"Vy6@~2Z9@#^ x
R]D:GR0 ITPUB个人空间3Vb0L}0W7Q K\ q9Pb
泛型中的静态成员变量
._o ri;mD6~ O(b'i Yg0 在C#1.x中，我们知道类的静态成员变量在不同的类实例间是共享的，并且他是通过类名访问的。C#2.0中由于引进了泛型，导致静态成员变量的机制出现了一些变化：静态成员变量在相同封闭类间共享，不同的封闭类间不共享。ITPUB个人空间gw#`:u+O ?
:@ X-Y(m$D?0 这也非常容易理解，因为不同的封闭类虽然有相同的类名称，但由于分别传入了不同的数据类型，他们是完全不同的类，比如：
a:}(['F6? eFt#tP0 ITPUB个人空间z ^8Dtj1Vx C
Stack<int> a = new Stack<int>();
S6H/d(i J'[0
E,e~2WwC1pz i0 Stack<int> b = new Stack<int>();
*z$j%L2k_O0
|dM#G+n OZx0 Stack<long> c = new Stack<long>();
m1]S!BE7x9a0 ITPUB个人空间;A/t6DX M7W6M
类实例a和b是同一类型，他们之间共享静态成员变量，但类实例c却是和a、b完全不同的类型，所以不能和a、b共享静态成员变量。ITPUB个人空间4{O)Bbk'Q9U
ITPUB个人空间A'[+F0or Q
泛型中的静态构造函数
e(x.}O GV3^Z:g-t0 静态构造函数的规则：只能有一个，且不能有参数，他只能被.NET运行时自动调用，而不能人工调用。ITPUB个人空间laX h\8G4y e H
7^:Ba&V$Y n&J q!s0 泛型中的静态构造函数的原理和非泛型类是一样的，只需把泛型中的不同的封闭类理解为不同的类即可。以下两种情况可激发静态的构造函数：
~3G-? }/t*wGA0
!}1E5ixk\#{6zp+z0 1. 特定的封闭类第一次被实例化。
9pSsTa#f PG0 ITPUB个人空间)I S e Kr6~.U
2. 特定封闭类中任一静态成员变量被调用。ITPUB个人空间K5q W-N-y#\[)B,lW5M
ITPUB个人空间N _G K$SW
)C{-m1{^9chd y0 ITPUB个人空间 l4ULsnf3_t
泛型类中的方法重载
M tSK*}#R'og0 方法的重载在.Net Framework中被大量应用，他要求重载具有不同的签名。在泛型类中，由于通用类型T在类编写时并不确定，所以在重载时有些注意事项，这些事项我们通过以下的例子说明：
0mU"Iu [A2Z&W5c W+z!d2R0
%Vp,x Y#m`,G{R |0 public class Node<T, V>
s7kQ2_j0 ITPUB个人空间s6M9lR[B.c?/W
{
B Vr7[.H_!}b:}0
C9G)g#Z @"ASa0 public T add(T a, V b) //第一个addITPUB个人空间1~ Y kCm#M9n^0s
\ u6S1l&N0 {ITPUB个人空间'KM:f'g z4r)~
1bYCN]H;W0 return a;ITPUB个人空间 y_|(G QW
ITPUB个人空间W-m)Y#j"zH
}
$z,q"gVcP*g/VPU G0
5@;S S O4Rc!O [R0 public T add(V a, T b) //第二个addITPUB个人空间 lm tMa8w
ITPUB个人空间 rJ G u&ee bm
{
-@4{:Z!zg0 ITPUB个人空间VXXM[C&r ^
return b;ITPUB个人空间8C E;N x7~m5{/S1u2O
ITPUB个人空间 K3A,AJ w3C,[(B;i
}
y d5hKz v&b0
"x k [qXu p0 public int add(int a, int b) //第三个addITPUB个人空间E"s3~&G%Xw.S&P)I
.Y.o$? k%]'Pv0 {ITPUB个人空间x)kR`SD{
b XDv9a&S0 return a + b;
z%y.\9?.U&Nx0
#S)|a#o6z"v D0 }ITPUB个人空间5sZ6J_.N5` iJm
ITPUB个人空间P#r(p F2F7I[
}
._pw&_~ x0 ITPUB个人空间 ?;h"Y1X9H K
上面的类很明显，如果T和V都传入int的话，三个add方法将具有同样的签名，但这个类仍然能通过编译，是否会引起调用混淆将在这个类实例化和调用add方法时判断。请看下面调用代码：
g tC,I vr0
Z:y_L(p0 Node<int, int> node = new Node<int, int>();
}4Ncgv A$zgy0 ITPUB个人空间0Z f"M/n5z,z
object x = node.add(2, 11);ITPUB个人空间.zU6?$Gb(U7t xA
o)bTv0e*A*z0 这个Node的实例化引起了三个add具有同样的签名，但却能调用成功，因为他优先匹配了第三个add。但如果删除了第三个add，上面的调用代码则无法编译通过，提示方法产生的混淆，因为运行时无法在第一个add和第二个add之间选择。
q'lP [*@ n Y;o cQ#f0
+Y0E5Lo K `:U8\l0 Node<string, int> node = new Node<string, int>();
n D w+c k5Orh0
T/t/dN)Z6i Xpm3l0 object x = node.add(2, "11");
HY dm,O2sFW6n0
c_s0Ss0 这两行调用代码可正确编译，因为传入的string和int，使三个add具有不同的签名，当然能找到唯一匹配的add方法。
e/}L)A#BI0 ITPUB个人空间NE/{8lv K E!a
由以上示例可知，C#的泛型是在实例的方法被调用时检查重载是否产生混淆，而不是在泛型类本身编译时检查。同时还得出一个重要原则：ITPUB个人空间5d!{.GVM
r:k B.Z&^~pC0 当一般方法与泛型方法具有相同的签名时，会覆盖泛型方法。ITPUB个人空间 {9z#h @9G
!| C @!r)l'h'\2VO l0 ITPUB个人空间$Qn!Q KiC a_
ITPUB个人空间'E,PWF T
泛型类的方法重写ITPUB个人空间R)hm8s Pu1|
方法重写（override）的主要问题是方法签名的识别规则，在这一点上他与方法重载一样，请参考泛型类的方法重载。
.j X8ap~ W y7f0
:d5^ b9L#Y w{/g u-P0 ITPUB个人空间cjO"FL/s#j
oAO(W\O\0 泛型的使用范围ITPUB个人空间a _.iK Y
本文主要是在类中讲述泛型，实际上，泛型还可以用在类方法、接口、结构（struct）、委托等上面使用，使用方法大致相同，就不再讲述。
Mv t:Jn J(?%g:n9[+l0 ITPUB个人空间|1B x k+w#NE#zM)p
小结
2k2At$wN*A'F*a l9g0 C# 泛型是开发工具库中的一个无价之宝。它们可以提高性能、类型安全和质量，减少重复性的编程任务，简化总体编程模型，而这一切都是通过优雅的、可读性强的语法完成的。尽管 C# 泛型的根基是 C++ 模板，但 C# 通过提供编译时安全和支持将泛型提高到了一个新水平。C# 利用了两阶段编译、元数据以及诸如约束和一般方法之类的创新性的概念。毫无疑问，C# 的将来版本将继续发展泛型，以便添加新的功能，并且将泛型扩展到诸如数据访问或本地化之类的其他 .NET Framework 领域。
lm`GO"LW0 为什么要使用泛型ITPUB个人空间\5]fa7c0m0`F
为了了解这个问题，我们先看下面的代码，代码省略了一些内容，但功能是实现一个栈，这个栈只能处理int数据类型：
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4`&x|1c$|EH0 public class StackITPUB个人空间yX v k6A"kN
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\u9\ ^WT#lY0 当Stack处理值类型时，会出现装箱、折箱操作，这将在托管堆上分配和回收大量的变量，若数据量大，则性能损失非常严重。
Qu*c a bxO U-i0 在处理引用类型时，虽然没有装箱和折箱操作，但将用到数据类型的强制转换操作，增加处理器的负担。
Qv8A4h|k,c p0 在数据类型的强制转换上还有更严重的问题（假设stack是Stack的一个实例）：ITPUB个人空间{ J.F$W~Ig
Node1 x = new Node1();ITPUB个人空间 A'J i GfT'a @
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上面的代码在编译时是完全没问题的，但由于Push了一个Node1类型的数据，但在Pop时却要求转换为Node2类型，这将出现程序运行时的类型转换异常，但却逃离了编译器的检查。
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ITPUB个人空间 L@8{ }:f'}1KF
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针对object类型栈的问题，我们引入泛型，他可以优雅地解决这些问题。泛型用用一个通过的数据类型T来代替object，在类实例化时指定T的类型，运行时（Runtime）自动编译为本地代码，运行效率和代码质量都有很大提高，并且保证数据类型安全。ITPUB个人空间+x d g4r y3d5?5F
ITPUB个人空间-w+h c&hgc&f l%Y,a
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使用泛型ITPUB个人空间,Z ?E @ f K)K k
下面是用泛型来重写上面的栈，用一个通用的数据类型T来作为一个占位符，等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力：
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public class Stack<T>
!_"EU` B$q ] x3g3~0 ITPUB个人空间6XWr ~eB"R C
{ITPUB个人空间Xc-CC1I{ a\/D
h N"R$He6E.p:w0 private T[] m_item;
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public T Pop(){...}
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public void Push(T item){...}ITPUB个人空间0^ X Sp4D/Qbc9s[
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public Stack(int i)ITPUB个人空间$vYq@,PC2j l
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}
9O YM&C+S6Ml0U0 ITPUB个人空间XE2^ W/qI4y
类的写法不变，只是引入了通用数据类型T就可以适用于任何数据类型，并且类型安全的。这个类的调用方法：
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//实例化只能保存int类型的类
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Stack<int> a = new Stack<int>(100);ITPUB个人空间0u-J I:DF$\ mN c@
6iN6d ?|%FX0 a.Push(10);
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(z'q2dX&H"D C0 a.Push("8888"); //这一行编译不通过，因为类a只接收int类型的数据ITPUB个人空间"Wx-Tg A(O3@
"v[4zx*{.L3S0P$},}6w:z0 int x = a.Pop();
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ITPUB个人空间3dQ{"t5J/b&X8h [ A
//实例化只能保存string类型的类
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Stack<string> b = new Stack<string>(100);ITPUB个人空间 l JF#u vl D
6G,_e\2y-Q0 b.Push(10); //这一行编译不通过，因为类b只接收string类型的数据ITPUB个人空间2v#H(o4s#h,{.X+M7o
6E#X(u#@9w;LYM;S/}0 b.Push("8888");
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yA n ] ~+oD.@#u(y0 string y = b.Pop();ITPUB个人空间\&| Q nY9jI,tt:y't
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ITPUB个人空间 I u-n'i7D{ n
ITPUB个人空间f yQX7UL w*j |
这个类和object实现的类有截然不同的区别：
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1. 他是类型安全的。实例化了int类型的栈，就不能处理string类型的数据，其他数据类型也一样。
+D1{1\g%a9mqI#\X0 ITPUB个人空间f)hu$a8nx F
2. 无需装箱和折箱。这个类在实例化时，按照所传入的数据类型生成本地代码，本地代码数据类型已确定，所以无需装箱和折箱。
3R+q$g5y Ea"Ex8p0
QiYY1w0 3. 无需类型转换。
2D!d,A|O @a#O0
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gM i8@5N tJ'J0 ITPUB个人空间2E2_H"iv T7R
泛型类实例化的理论ITPUB个人空间:cv'UO0[3o!y-o(|
C#泛型类在编译时，先生成中间代码IL，通用类型T只是一个占位符。在实例化类时，根据用户指定的数据类型代替T并由即时编译器（JIT）生成本地代码，这个本地代码中已经使用了实际的数据类型，等同于用实际类型写的类，所以不同的封闭类的本地代码是不一样的。按照这个原理，我们可以这样认为：
'I$V%v,e~o0
4? fJ;SZ;U S |0 泛型类的不同的封闭类是分别不同的数据类型。ITPUB个人空间 c GP r0~$_'aG;u
ITPUB个人空间2^e&p-~1l6Qk4\ Z
例：Stack<int>和Stack<string>是两个完全没有任何关系的类，你可以把他看成类A和类B，这个解释对泛型类的静态成员的理解有很大帮助。ITPUB个人空间!J Bwn lN#]7O
&`LV(G#K0 ITPUB个人空间t GXO$t"C3m6[
ITPUB个人空间7Q"{%j'L x |-k%~%U)o
泛型类中数据类型的约束
,^ v T5Q#R1~,I-G O7Wg0 程序员在编写泛型类时，总是会对通用数据类型T进行有意或无意地有假想，也就是说这个T一般来说是不能适应所有类型，但怎样限制调用者传入的数据类型呢？这就需要对传入的数据类型进行约束，约束的方式是指定T的祖先，即继承的接口或类。因为C#的单根继承性，所以约束可以有多个接口，但最多只能有一个类，并且类必须在接口之前。这时就用到了C#2.0的新增关键字：
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4N7Iy {]1H\0 public class Node<T, V> where T : Stack, IComparable
1e*X!a0d2j0
;z#l)jl'G+I0 where V: StackITPUB个人空间c`6}s3f%i%n
&nO?9~ k r+^0}!M_ Q0 {...}
i9X2hi'a"U9}0
^s O$~ S8c1n0 以上的泛型类的约束表明，T必须是从Stack和IComparable继承，V必须是Stack或从Stack继承，否则将无法通过编译器的类型检查，编译失败。ITPUB个人空间 f T%f)f0L h
5N1a UPu[0 通用类型T没有特指，但因为C#中所有的类都是从object继承来，所以他在类Node的编写中只能调用object类的方法，这给程序的编写造成了困难。比如你的类设计只需要支持两种数据类型int和string，并且在类中需要对T类型的变量比较大小，但这些却无法实现，因为object是没有比较大小的方法的。了解决这个问题，只需对T进行IComparable约束，这时在类Node里就可以对T的实例执行CompareTo方法了。这个问题可以扩展到其他用户自定义的数据类型。ITPUB个人空间 UCi+~2@'v}
ITPUB个人空间'L%Lu|3HV W@
如果在类Node里需要对T重新进行实例化该怎么办呢？因为类Node中不知道类T到底有哪些构造函数。为了解决这个问题，需要用到new约束：ITPUB个人空间.\ k:j%s1JJ]9k'E py3o
ITPUB个人空间 n'pm4PQ NK Q'd
public class Node<T, V> where T : Stack, new()
p*Os#H?(TSN5{{ b g4M0
q#o nH([w#].N L J0 where V: IComparable
T2^p | U M J-Kl~T0 ITPUB个人空间$ze8Of `Yo&`*h
需要注意的是，new约束只能是无参数的，所以也要求相应的类Stack必须有一个无参构造函数，否则编译失败。
2h:@t3bw0 ITPUB个人空间"F6J5t*c6D)I
C#中数据类型有两大类：引用类型和值类型。引用类型如所有的类，值类型一般是语言的最基本类型，如int, long, struct等，在泛型的约束中，我们也可以大范围地限制类型T必须是引用类型或必须是值类型，分别对应的关键字是class和struct:ITPUB个人空间(l8U n S*mg7Q
#u uQ |3~o0 public class Node<T, V> where T : classITPUB个人空间Vn'l%@D f4VS$H u(d
ITPUB个人空间6r.[%C }p Sa$Y ? C
where V: struct
IJ?J$O;QO2q.a0
K%F;R3n*Ma0
*uc c3xbQ%r0
fLi2A*i'TN q&S[0 泛型方法ITPUB个人空间2v1q v^.[z6qsd
泛型不仅能作用在类上，也可单独用在类的方法上，他可根据方法参数的类型自动适应各种参数，这样的方法叫泛型方法。看下面的类：
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public class Stack2ITPUB个人空间$Dm8fy%r9]m
1tdp\ e0}o6N4u0 {ITPUB个人空间R;V-z^9P6m
ITPUB个人空间:X6cG^$F sZ-F0C
public void Push<T>(Stack<T> s, params T[] p)ITPUB个人空间q H1f{?
ITPUB个人空间X%? L!V"V#r `
{
i ?y B3xa3OM"UOU0 ITPUB个人空间 Z Cc jX O?-]L K
foreach (T t in p)ITPUB个人空间y'o lH+G!HI g8a
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{
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$m/K SM%\r7~'m0 s.Push(t);ITPUB个人空间 P!?c-[ T e
W.xv:BH0 }ITPUB个人空间-b J/w Z$f;V/IY
ITPUB个人空间G)w&G"T"?$c'[
}
x(h JO0k2cO5n8|A0
*nX]Q&T,{ G;g0 }ITPUB个人空间E ?&l5B*t:Xy c
T |G7EJ a\ z1J0 原来的类Stack一次只能Push一个数据，这个类Stack2扩展了Stack的功能（当然也可以直接写在Stack中），他可以一次把多个数据压入Stack中。其中Push是一个泛型方法，这个方法的调用示例如下：
2pdQ6dnqg [.G Tl0 ITPUB个人空间,@9B3w;z/J.q7M W:GL
Stack<int> x = new Stack<int>(100);ITPUB个人空间!_5[7di*?9b
(T5B aW}&X4@Q0 Stack2 x2 = new Stack2();ITPUB个人空间 \[9w[r
n [&A2P!wXh0 x2.Push(x, 1, 2, 3, 4, 6);ITPUB个人空间\7n$f*m\ k*ThD(V$~
6?3I V9F.A ](B0 string s = "";ITPUB个人空间he1VXP+E9I+L
D2e'a6C _s:B0 for (int i = 0; i < 5; i++)
g5FL ML)j}9Q-S0
x agg!m8b l [ t,L0 {
ixE/} {0
O)BJI'Gn#^hK0 s += x.Pop().ToString();
&N!l p'n6R?XL0 ITPUB个人空间gH|,wR _
} //至此，s的值为64321ITPUB个人空间 G7Y XJ:k s3[&|n
ITPUB个人空间.jA B]$o+|&R8C
ITPUB个人空间H/Q2g w P"G V
ITPUB个人空间"Vy6@~2Z9@#^ x
R]D:GR0 ITPUB个人空间3Vb0L}0W7Q K\ q9Pb
泛型中的静态成员变量
._o ri;mD6~ O(b'i Yg0 在C#1.x中，我们知道类的静态成员变量在不同的类实例间是共享的，并且他是通过类名访问的。C#2.0中由于引进了泛型，导致静态成员变量的机制出现了一些变化：静态成员变量在相同封闭类间共享，不同的封闭类间不共享。ITPUB个人空间gw#`:u+O ?
:@ X-Y(m$D?0 这也非常容易理解，因为不同的封闭类虽然有相同的类名称，但由于分别传入了不同的数据类型，他们是完全不同的类，比如：
a:}(['F6? eFt#tP0 ITPUB个人空间z ^8Dtj1Vx C
Stack<int> a = new Stack<int>();
S6H/d(i J'[0
E,e~2WwC1pz i0 Stack<int> b = new Stack<int>();
*z$j%L2k_O0
|dM#G+n OZx0 Stack<long> c = new Stack<long>();
m1]S!BE7x9a0 ITPUB个人空间;A/t6DX M7W6M
类实例a和b是同一类型，他们之间共享静态成员变量，但类实例c却是和a、b完全不同的类型，所以不能和a、b共享静态成员变量。ITPUB个人空间4{O)Bbk'Q9U
ITPUB个人空间A'[+F0or Q
泛型中的静态构造函数
e(x.}O GV3^Z:g-t0 静态构造函数的规则：只能有一个，且不能有参数，他只能被.NET运行时自动调用，而不能人工调用。ITPUB个人空间laX h\8G4y e H
7^:Ba&V$Y n&J q!s0 泛型中的静态构造函数的原理和非泛型类是一样的，只需把泛型中的不同的封闭类理解为不同的类即可。以下两种情况可激发静态的构造函数：
~3G-? }/t*wGA0
!}1E5ixk\#{6zp+z0 1. 特定的封闭类第一次被实例化。
9pSsTa#f PG0 ITPUB个人空间)I S e Kr6~.U
2. 特定封闭类中任一静态成员变量被调用。ITPUB个人空间K5q W-N-y#\[)B,lW5M
ITPUB个人空间N _G K$SW
)C{-m1{^9chd y0 ITPUB个人空间 l4ULsnf3_t
泛型类中的方法重载
M tSK*}#R'og0 方法的重载在.Net Framework中被大量应用，他要求重载具有不同的签名。在泛型类中，由于通用类型T在类编写时并不确定，所以在重载时有些注意事项，这些事项我们通过以下的例子说明：
0mU"Iu [A2Z&W5c W+z!d2R0
%Vp,x Y#m`,G{R |0 public class Node<T, V>
s7kQ2_j0 ITPUB个人空间s6M9lR[B.c?/W
{
B Vr7[.H_!}b:}0
C9G)g#Z @"ASa0 public T add(T a, V b) //第一个addITPUB个人空间1~ Y kCm#M9n^0s
\ u6S1l&N0 {ITPUB个人空间'KM:f'g z4r)~
1bYCN]H;W0 return a;ITPUB个人空间 y_|(G QW
ITPUB个人空间W-m)Y#j"zH
}
$z,q"gVcP*g/VPU G0
5@;S S O4Rc!O [R0 public T add(V a, T b) //第二个addITPUB个人空间 lm tMa8w
ITPUB个人空间 rJ G u&ee bm
{
-@4{:Z!zg0 ITPUB个人空间VXXM[C&r ^
return b;ITPUB个人空间8C E;N x7~m5{/S1u2O
ITPUB个人空间 K3A,AJ w3C,[(B;i
}
y d5hKz v&b0
"x k [qXu p0 public int add(int a, int b) //第三个addITPUB个人空间E"s3~&G%Xw.S&P)I
.Y.o$? k%]'Pv0 {ITPUB个人空间x)kR`SD{
b XDv9a&S0 return a + b;
z%y.\9?.U&Nx0
#S)|a#o6z"v D0 }ITPUB个人空间5sZ6J_.N5` iJm
ITPUB个人空间P#r(p F2F7I[
}
._pw&_~ x0 ITPUB个人空间 ?;h"Y1X9H K
上面的类很明显，如果T和V都传入int的话，三个add方法将具有同样的签名，但这个类仍然能通过编译，是否会引起调用混淆将在这个类实例化和调用add方法时判断。请看下面调用代码：
g tC,I vr0
Z:y_L(p0 Node<int, int> node = new Node<int, int>();
}4Ncgv A$zgy0 ITPUB个人空间0Z f"M/n5z,z
object x = node.add(2, 11);ITPUB个人空间.zU6?$Gb(U7t xA
o)bTv0e*A*z0 这个Node的实例化引起了三个add具有同样的签名，但却能调用成功，因为他优先匹配了第三个add。但如果删除了第三个add，上面的调用代码则无法编译通过，提示方法产生的混淆，因为运行时无法在第一个add和第二个add之间选择。
q'lP [*@ n Y;o cQ#f0
+Y0E5Lo K `:U8\l0 Node<string, int> node = new Node<string, int>();
n D w+c k5Orh0
T/t/dN)Z6i Xpm3l0 object x = node.add(2, "11");
HY dm,O2sFW6n0
c_s0Ss0 这两行调用代码可正确编译，因为传入的string和int，使三个add具有不同的签名，当然能找到唯一匹配的add方法。
e/}L)A#BI0 ITPUB个人空间NE/{8lv K E!a
由以上示例可知，C#的泛型是在实例的方法被调用时检查重载是否产生混淆，而不是在泛型类本身编译时检查。同时还得出一个重要原则：ITPUB个人空间5d!{.GVM
r:k B.Z&^~pC0 当一般方法与泛型方法具有相同的签名时，会覆盖泛型方法。ITPUB个人空间 {9z#h @9G
!| C @!r)l'h'\2VO l0 ITPUB个人空间$Qn!Q KiC a_
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泛型类的方法重写ITPUB个人空间R)hm8s Pu1|
方法重写（override）的主要问题是方法签名的识别规则，在这一点上他与方法重载一样，请参考泛型类的方法重载。
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:d5^ b9L#Y w{/g u-P0 ITPUB个人空间cjO"FL/s#j
oAO(W\O\0 泛型的使用范围ITPUB个人空间a _.iK Y
本文主要是在类中讲述泛型，实际上，泛型还可以用在类方法、接口、结构（struct）、委托等上面使用，使用方法大致相同，就不再讲述。
Mv t:Jn J(?%g:n9[+l0 ITPUB个人空间|1B x k+w#NE#zM)p
小结
2k2At$wN*A'F*a l9g0 C# 泛型是开发工具库中的一个无价之宝。它们可以提高性能、类型安全和质量，减少重复性的编程任务，简化总体编程模型，而这一切都是通过优雅的、可读性强的语法完成的。尽管 C# 泛型的根基是 C++ 模板，但 C# 通过提供编译时安全和支持将泛型提高到了一个新水平。C# 利用了两阶段编译、元数据以及诸如约束和一般方法之类的创新性的概念。毫无疑问，C# 的将来版本将继续发展泛型，以便添加新的功能，并且将泛型扩展到诸如数据访问或本地化之类的其他 .NET Framework 领域。
TAG:
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mo_yuan_ming发布于2008-05-07 14:12:39
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GOOD
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rockwl2001
发布于2008-05-07 16:53:28
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不错~~泛型很有用
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小黄发布于2008-05-08 14:19:26
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从哪里拷的吧？？
