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Visual C#泛型學習之泛型介紹

編輯：關於C語言

什麼是泛型

　　一種類型占位符，或稱之為類型參數。我們知道在一個方法中，一個變量的值可以作為參數，但其實這個變量的類型本身也可以作為參數。泛型允許我們在調用的時候再指定這個類型參數是什麼。在.Net中，泛型能夠給我們帶來的兩個明顯好處是——類型安全和減少裝箱、拆箱。

　　類型安全和裝箱、拆箱

　　作為一種類型參數，泛型很容易給我們帶來類型安全。而在以前，在.Net1.1中我們要實現類型安全可以這樣做：

//假設你有一個人員集合

public class Person{
　private string _name;
　public string Name
　{ get { return _name; }
　set { _name = value;}}
}

//假設你有一個人員集合

public class PersonCollection : IList
{
　...
　private ArrayList _Persons = new ArrayList();
　public Person this[int index]
　{ get { return (Person)_Persons[index]; } }

　public int Add(Person item)
　{ _Persons.Add(item);
　　return _Persons.Count - 1;}

　public void Remove(Person item)
　{ _Persons.Remove(item); }

　object IList.this[int index]
　{ get { return _Persons[index]; }
　set { _Persons[index] = (Person)value; }}

　int IList.Add(object item)
　{ return Add((Person)item); }

　void IList.Remove(object item)
　{ Remove((Person)item); }
　　...
}
　　上述代碼主要采用了顯性接口成員（explicit interface member implementation）技術，能夠實現類型安全，但問題是：

　　·產生重復代碼。假設你還有一個Dog類集合，其功能相同，但為了類型安全，你必須要Copy一份代碼，這樣便使程序重復代碼增加，當面對變化的時候，更難維護。

public class DogCollection : IList
{
　...
　private ArrayList _Dogs = new ArrayList();
　public Dog this[int index]
　{ get { return (Dog)_Dogs[index]; } }

　public int Add(Dog item)
　{ _Dogs.Add(item);
　　return _Dogs.Count - 1;}

　public void Remove(Dog item)
　{ _Dogs.Remove(item); }

　object IList.this[int index]
　{ get { return _Dogs[index]; }
　set { _Dogs[index] = (Dog)value; }}

　int IList.Add(object item)
　{ return Add((Dog)item); }

　void IList.Remove(object item)
　{ Remove((Dog)item); }
　　...
}
　　如果在泛型中，要實現類型安全，你不需要拷貝任何代碼，你僅僅需要這樣做：

List<Person> persons = new List<Person>();
persons.Add(new Person());
Person person = persons[0];
List<Dog> dogs = new List<Dog>();
dogs.Add(new Dog());
Dog dog = dogs[0];

　　·對於值類型的對象還是需要額外的裝箱、拆箱。其實對於傳統的集合來說，只要其中的包含的內容涉及到值類型，就不可避免需要裝箱、拆箱。請看下面的例子。

public class IntCollection : IList
{
　...
　private ArrayList _Ints = new ArrayList();
　public int this[int index]
　{ get { return (int)_Ints[index]; } }

　public int Add(int item)
　{ _Ints.Add(item);
　　return _Ints.Count - 1;}

　public void Remove(int item)
　{ _Ints.Remove(item); }
　　object IList.this[int index]
　　{ get { return _Ints[index]; }
　　set { _Ints[index] = (int)value; }}

　int IList.Add(object item)
　{ return Add((int)item); }

　void IList.Remove(object item)
　{ Remove((int)item); }
　　...
　}

　static void Main(string[] args)
　{ IntCollection ints = new IntCollection();
　　ints.Add(5); //裝箱
　　int i = ints[0]; //拆箱
　}
　　少量裝箱、拆箱對性能的影響不大，但是如果集合的數據量非常大，對性能還是有一定影響的。泛型能夠避免對值類型的裝箱、拆箱操作，您可以通過分析編譯後的IL得到印證。

static void Main()

{
　List<int> ints = new List<int>();
　ints.Add(5); //不用裝箱
　int i = ints[0]; //不用拆箱
}
　　泛型的實現

　　·泛型方法

static void Swap<T>(ref T a, ref T b)
{ Console.WriteLine("You sent the Swap() method a {0}",
　typeof(T));
　T temp;
　temp = a;
　a = b;
　b = temp;
}
　　·泛型類、結構

public class Point<T>
{
　private T _x;
　private T _y;
　public T X
　{ get { return _x; }
　　set { _x = value; }}

　public T Y
　{ get { return _y; }
　　set { _y = value; }}

　public override string ToString()
　{ return string.Format("[{0}, {1}]", _x, _y); }
}
　　泛型的Where

　　泛型的Where能夠對類型參數作出限定。有以下幾種方式。

　　·where T : struct 限制類型參數T必須繼承自System.ValueType。
　　
　　·where T : class 限制類型參數T必須是引用類型，也就是不能繼承自System.ValueType。

　　·where T : new() 限制類型參數T必須有一個缺省的構造函數

　　·where T : NameOfClass 限制類型參數T必須繼承自某個類或實現某個接口。

　　以上這些限定可以組合使用，比如： public class Point<T> where T : class, IComparable, new()

　　泛型的機制

　　·機制：

　　C#泛型代碼在被編譯為IL代碼和無數據時，采用特殊的占位符來表示泛型類型，並用專有的IL指令支持泛型操作。而真正的泛型實例化工作以"on-demand"的方式，發生在JIT編譯時。

　　·編譯機制：

　　1. 第一輪編譯時，編譯器只為Stack<T>(棧算法)類型產生“泛型版”的IL代碼與元數據-----並不進行泛型類型的實例化，T在中間只充當占位符

　　2. JIT編譯時，當JIT編譯器第一次遇到Stack<int>時，將用int替換“泛型版”IL代碼與元數據中的T---進行泛型類型的實例化。CLR為所有類型參數為“引用類型”的泛型類型產生同一份代碼；但如果類型參數為“值類型”，對每一個不同的“值類型”，CLR將為其產生一份獨立的代碼。

　　泛型的一些問題

　　·不支持操作符重載。我只知道這麼多了

　　范型的意義

　　泛型的意義何在？類型安全和減少裝箱、拆箱並不是泛型的意義，而是泛型帶來的兩個好處而已（或許在.Net泛型中，這是最明顯的好處了）。泛型的意義在於——把類型作為參數，它實現了代碼之間的很好的橫向聯系，我們知道繼承為代碼提供了一種從上往下的縱向聯系，但泛型提供了方便的橫向聯系（從某種程度上說，它和AOP在思想上有相通之處）。在PersonCollection例子中，我們知道Add()方法和Remove()方法的參數類型相同，但我們明確無法告訴我們的程序這一點，泛型提供了一種機制，讓程序知道這些。道理雖然簡單，但這樣的機制或許能給我們的程序帶來一些深遠的變化吧。