淺談C#泛型的用處與特點
// Declare the generic class
public class GenericList<T>
{
void Add(T input) { }
}
class TestGenericList
{
private class ExampleClass { }
static void Main()
{
// Declare a list of type int
GenericList<int> list1 = new GenericList<int>();
// Declare a list of type string
GenericList<string> list2 = new GenericList<string>();
// Declare a list of type ExampleClass
GenericList<ExampleClass> list3 = new GenericList<ExampleClass>();
}
}
使用泛型類型可以最大限度地重用代碼、保護類型的安全以及提高性能。
泛型最常見的用途是創(chuàng)建集合類。
.NET Framework 類庫在 System.Collections.Generic 命名空間中包含幾個新的泛型集合類。應(yīng)盡可能地使用這些類來代替普通的類，如 System.Collections 命名空間中的 ArrayList。
您可以創(chuàng)建自己的泛型接口、泛型類、泛型方法、泛型事件和泛型委托。
可以對泛型類進行約束以訪問特定數(shù)據(jù)類型的方法。
關(guān)于泛型數(shù)據(jù)類型中使用的類型的信息可在運行時通過反射獲取。
為什么要使用C#泛型?
為了了解這個問題，我們先看下面的代碼，代碼省略了一些內(nèi)容，但功能是實現(xiàn)一個棧，這個棧只能處理int數(shù)據(jù)類型：
publicclassStack
{
privateint[]m_item;
publicintPop(){...}
publicvoidPush(intitem){...}
publicStack(inti)
{
this.m_item=newint[i];
}
}
上面代碼運行的很好，但是，當我們需要一個棧來保存string類型時，該怎么辦呢？很多人都會想到把上面的代碼復(fù)制一份，把int改成string不就行了。當然，這樣做本身是沒有任何問題的，但一個優(yōu)秀的程序是不會這樣做的，因為他想到若以后再需要long、Node類型的棧該怎樣做呢？還要再復(fù)制嗎？優(yōu)秀的程序員會想到用一個通用的數(shù)據(jù)類型object來實現(xiàn)這個棧：
publicclassStack
{
privateobject[]m_item;
publicobjectPop(){...}
publicvoidPush(objectitem){...}
publicStack(inti)
{
this.m_item=new[i];
}
}
這個棧寫的不錯，他非常靈活，可以接收任何數(shù)據(jù)類型，可以說是一勞永逸。但全面地講，也不是沒有缺陷的，主要表現(xiàn)在：
當Stack處理值類型時，會出現(xiàn)裝箱、折箱操作，這將在托管堆上分配和回收大量的變量，若數(shù)據(jù)量大，則性能損失非常嚴重。
在處理引用類型時，雖然沒有裝箱和折箱操作，但將用到數(shù)據(jù)類型的強制轉(zhuǎn)換操作，增加處理器的負擔(dān)。
在數(shù)據(jù)類型的強制轉(zhuǎn)換上還有更嚴重的問題（假設(shè)stack是Stack的一個實例）：
Node1x=newNode1();
stack.Push(x);
Node2y=(Node2)stack.Pop();
上面的代碼在編譯時是完全沒問題的，但由于Push了一個Node1類型的數(shù)據(jù)，但在Pop時卻要求轉(zhuǎn)換為Node2類型，這將出現(xiàn)程序運行時的類型轉(zhuǎn)換異常，但卻逃離了編譯器的檢查。
針對object類型棧的問題，我們引入泛型，他可以優(yōu)雅地解決這些問題。泛型用用一個通過的數(shù)據(jù)類型T來代替object，在類實例化時指定T的類型，運行時（Runtime）自動編譯為本地代碼，運行效率和代碼質(zhì)量都有很大提高，并且保證數(shù)據(jù)類型安全。
使用C#泛型
下面是用泛型來重寫上面的棧，用一個通用的數(shù)據(jù)類型T來作為一個占位符，等待在實例化時用一個實際的類型來代替。讓我們來看看泛型的威力：
publicclassStack
{
privateT[]m_item;
publicTPop(){...}
publicvoidPush(Titem){...}
publicStack(inti)
{
this.m_item=newT[i];
}
}
類的寫法不變，只是引入了通用數(shù)據(jù)類型T就可以適用于任何數(shù)據(jù)類型，并且類型安全的。這個類的調(diào)用方法：
//實例化只能保存int類型的類
Stacka=newStack(100);
a.Push(10);
a.Push("8888");//這一行編譯不通過，因為類a只接收int類型的數(shù)據(jù)
intx=a.Pop();
//實例化只能保存string類型的類
Stackb=newStack(100);
b.Push(10);//這一行編譯不通過，因為類b只接收string類型的數(shù)據(jù)
b.Push("8888");
stringy=b.Pop();
這個類和object實現(xiàn)的類有截然不同的區(qū)別：
1.他是類型安全的。實例化了int類型的棧，就不能處理string類型的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)類型也一樣。
2.無需裝箱和折箱。這個類在實例化時，按照所傳入的數(shù)據(jù)類型生成本地代碼，本地代碼數(shù)據(jù)類型已確定，所以無需裝箱和折箱。
3.無需類型轉(zhuǎn)換。
理論知識：
所謂泛型：即通過參數(shù)化類型來實現(xiàn)在同一份代碼上操作多種數(shù)據(jù)類型。泛型編程是一種編程范式，它利用“參數(shù)化類型”將類型抽象化，從而實現(xiàn)更為靈活的復(fù)用。
C#泛型賦予了代碼更強的類型安全，更好的復(fù)用，更高的效率，更清晰的約束。
C#泛型能力由CLR在運行時支持，區(qū)別于C++的編譯時模板機制，和java的編譯時的“搽拭法”。這使得泛型能力可以在各個支持CLR的語言之間進行無縫的互操作。
C#泛型代碼在被編譯為IL和元數(shù)據(jù)時，采用特殊的占位符來表示泛型類型，并用專有的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(fā)生在JIT編譯時。
C#泛型編譯機制如下：
第一輪編譯時，編譯器只為Stack類型產(chǎn)生“泛型版”的IL代碼和元數(shù)據(jù)，并不進行泛型類型的實例化，T在中間只充當占位符。
JIT編譯時，當JIT編譯器第一次遇到Stack時，將用int類型替換“泛型版”IL代碼與元數(shù)據(jù)中的T -- 進行泛型類型的實例化。
CLR為所有類型參數(shù)為“引用類型”的泛型類型產(chǎn)生同一份代碼，但如果類型參數(shù)為“值類型”，對每一個不同的“值類型”，CLR將為其產(chǎn)生一份獨立的代碼。
C#泛型的幾個特點
如果實例化泛型類型的參數(shù)相同，那么JIT編譯器會重復(fù)使用該類型，因此C#的動態(tài)泛型能力避免了C++靜態(tài)模板可能導(dǎo)致的代碼膨脹的問題。
C#泛型類型攜帶有豐富的元數(shù)據(jù)，因此C#的泛型類型可以應(yīng)用于強大的反射技術(shù)。
C#的泛型采用“基類、接口、構(gòu)造器、值類型/引用類型”的約束方式來實現(xiàn)對類型參數(shù)的“顯示約束”，提高了類型安全的同時，也喪失了C++模板基于“簽名”的隱式約束所具有的高靈活性。
C#泛型類在編譯時，先生成中間代碼IL，通用類型T只是一個占位符。在實例化類時，根據(jù)用戶指定的數(shù)據(jù)類型代替T并由即時編譯器（JIT）生成本地代碼，這個本地代碼中已經(jīng)使用了實際的數(shù)據(jù)類型，等同于用實際類型寫的類，所以不同的封閉類的本地代碼是不一樣的。按照這個原理，我們可以這樣認為：泛型類的不同的封閉類是分別不同的數(shù)據(jù)類型。
這樣泛型不僅更加靈活，也同時將代碼的簡便和提高到一個層次！不用再為具體不同的重載方法寫具體的代碼了！
C# 泛型是開發(fā)工具庫中的一個無價之寶。它們可以提高性能、類型安全和質(zhì)量，減少重復(fù)性的編程任務(wù)，簡化總體編程模型，而這一切都是通過優(yōu)雅的、可讀性強的語法完成的。盡管 C# 泛型的根基是 C++ 模板，但 C# 通過提供編譯時安全和支持將泛型提高到了一個新水平。C# 利用了兩階段編譯、元數(shù)據(jù)以及諸如約束和一般方法之類的創(chuàng)新性的概念。毫無疑問，C# 的將來版本將繼續(xù)發(fā)展泛型，以便添加新的功能，并且將泛型擴展到諸如數(shù)據(jù)訪問或本地化之類的其他 .NET Framework 領(lǐng)域。
當然，C#的泛型還很多應(yīng)用，現(xiàn)在我還只是了解了它的機制和原理，在接下來的學(xué)習(xí)中我會系統(tǒng)得學(xué)習(xí)泛型所支持的抽象泛型，接口泛型，結(jié)構(gòu)和委托等！
相關(guān)文章
這篇文章主要為大家詳細介紹了C#如何實現(xiàn)加密exe文件的功能，文中的示例代碼講解詳細，對我們學(xué)習(xí)C#有一定的幫助，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起了解一下2023-01-01
C#之IP地址和整數(shù)互轉(zhuǎn)的小例子，需要的朋友可以參考一下2013-03-03
c# 調(diào)用Surfer軟件,添加引用的具體操作方法
本篇文章主要是對c#中調(diào)用Surfer軟件,添加引用的具體操作方法進行了介紹，需要的朋友可以過來參考下，希望對大家有所幫助2014-01-01
C#實現(xiàn)基于XML配置MenuStrip菜單的方法
這篇文章主要介紹了C#實現(xiàn)基于XML配置MenuStrip菜單的方法,涉及C#使用XML配置MenuStrip菜單的原理與實現(xiàn)技巧,具有一定參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下2015-08-08
這篇文章主要介紹了C#針對xml基本操作及保存配置文件應(yīng)用實例,包括了針對XML文件的定義、初始化、創(chuàng)建、以及增刪改查等基礎(chǔ)操作,并配有詳細的實例加以說明,需要的朋友可以參考下2014-10-10
這篇文章主要介紹了WinForm相對路徑的陷阱,是在進行C#程序設(shè)計中尤其需要注意的問題,需要的朋友可以參考下2014-08-08
這篇文章介紹了LINQ投影操作符Select與限制操作符where，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下2022-02-02
LINQ基礎(chǔ)之Intersect、Except和Distinct子句
這篇文章介紹了LINQ使用Intersect、Except和Distinct子句的方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下2022-04-04
WPF+ASP.NET SignalR實現(xiàn)動態(tài)折線圖的繪制
這篇文章將以一個簡單的動態(tài)折線圖示例，簡述如何通過ASP.NET SignalR實現(xiàn)后臺通知功能，文中的示例代碼講解詳細，感興趣的小伙伴可以了解一下2023-01-01
C#數(shù)據(jù)表格(DataGridView)控件的應(yīng)用案例
這篇文章主要介紹了C#數(shù)據(jù)表格(DataGridView)控件的應(yīng)用案例，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2021-03-03