我們在編寫程序時，經(jīng)常遇到兩個模塊的功能非常相似孔轴，只是一個是處理int數(shù)據(jù)剃法，另一個是處理string數(shù)據(jù)，或者其他自定義的數(shù)據(jù)類型路鹰，但我們沒有辦法贷洲，只能分別寫多個方法處理每個數(shù)據(jù)類型，因為方法的參數(shù)類型不同悍引。有沒有一種辦法恩脂，在方法中傳入通用的數(shù)據(jù)類型，這樣不就可以合并代碼了嗎趣斤？泛型的出現(xiàn)就是專門解決這個問題的俩块。讀完本篇文章，你會對泛型有更深的了解浓领。
為什么要使用泛型
為了了解這個問題玉凯，我們先看下面的代碼，代碼省略了一些內(nèi)容联贩，但功能是實現(xiàn)一個棧漫仆，這個棧只能處理int數(shù)據(jù)類型：
public class Stack
{
private int[] m_item;
public int Pop(){...}
public void Push(int item){...}
public Stack(int i)
{
this.m_item = new int[i];
}
}
上面代碼運行的很好，但是泪幌，當我們需要一個棧來保存string類型時盲厌，該怎么辦呢？很多人都會想到把上面的代碼復(fù)制一份祸泪，把int改成string不就行了吗浩。當然，這樣做本身是沒有任何問題的没隘，但一個優(yōu)秀的程序是不會這樣做的懂扼，因為他想到若以后再需要long、Node類型的棧該怎樣做呢赶熟？還要再復(fù)制嗎陷嘴？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：
public class Stack
{
private object[] m_item;
public object Pop(){...}
public void Push(object item){...}
public Stack(int i)
{
this.m_item = new[i];
}
}
這個棧寫的不錯罩旋，他非常靈活，可以接收任何數(shù)據(jù)類型瓜饥，可以說是一勞永逸乓土。但全面地講溯警，也不是沒有缺陷的梯轻，主要表現(xiàn)在：
當Stack處理值類型時，會出現(xiàn)裝箱彬伦、折箱操作单绑，這將在托管堆上分配和回收大量的變量曹宴，若數(shù)據(jù)量大，則性能損失非常嚴重区转。
在處理引用類型時蜗帜，雖然沒有裝箱和折箱操作资厉，但將用到數(shù)據(jù)類型的強制轉(zhuǎn)換操作宴偿，增加處理器的負擔。
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）：
Node1 x = new Node1();
stack.Push(x);
Node2 y = (Node2)stack.Pop();
上面的代碼在編譯時是完全沒問題的窥妇，但由于Push了一個Node1類型的數(shù)據(jù)活翩，但在Pop時卻要求轉(zhuǎn)換為Node2類型材泄，這將出現(xiàn)程序運行時的類型轉(zhuǎn)換異常吨岭，但卻逃離了編譯器的檢查。
針對object類型棧的問題旦事，我們引入泛型姐浮，他可以優(yōu)雅地解決這些問題葬馋。泛型用用一個通過的數(shù)據(jù)類型T來代替object点楼，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换怖，運行效率和代碼質(zhì)量都有很大提高沉颂，并且保證數(shù)據(jù)類型安全悦污。
使用泛型
下面是用泛型來重寫上面的棧切端，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昌屉。讓我們來看看泛型的威力：
public class Stack
{
private T[] m_item;
public T Pop(){...}
public void Push(T item){...}
public Stack(int i)
{
this.m_item = new T[i];
}
}
類的寫法不變间驮，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，并且類型安全的扛施。這個類的調(diào)用方法：
//實例化只能保存int類型的類
Stack a = new Stack(100);
a.Push(10);
a.Push("8888"); //這一行編譯不通過疙渣，因為類a只接收int類型的數(shù)據(jù)
int x = a.Pop();
//實例化只能保存string類型的類
Stack b = new Stack(100);
b.Push(10);??? //這一行編譯不通過昌阿，因為類b只接收string類型的數(shù)據(jù)
b.Push("8888");
string y = b.Pop();
這個類和object實現(xiàn)的類有截然不同的區(qū)別：
1.?????? 他是類型安全的恳邀。實例化了int類型的棧谣沸，就不能處理string類型的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)類型也一樣内地。
2.?????? 無需裝箱和折箱阱缓。這個類在實例化時举农，按照所傳入的數(shù)據(jù)類型生成本地代碼颁糟，本地代碼數(shù)據(jù)類型已確定，所以無需裝箱和折箱玖媚。
3.?????? 無需類型轉(zhuǎn)換今魔。
泛型類實例化的理論
C#泛型類在編譯時，先生成中間代碼IL错森，通用類型T只是一個占位符问词。在實例化類時激挪，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）生成本地代碼锋叨，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娃磺，所以不同的封閉類的本地代碼是不一樣的偷卧。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)類型坐求。
例：Stack和Stack是兩個完全沒有任何關(guān)系的類桥嗤，你可以把他看成類A和類B仔蝌，這個解釋對泛型類的靜態(tài)成員的理解有很大幫助。
泛型類中數(shù)據(jù)類型的約束
程序員在編寫泛型類時渊鞋，總是會對通用數(shù)據(jù)類型T進行有意或無意地有假想篓像，也就是說這個T一般來說是不能適應(yīng)所有類型员辩，但怎樣限制調(diào)用者傳入的數(shù)據(jù)類型呢鸵鸥？這就需要對傳入的數(shù)據(jù)類型進行約束丹皱，約束的方式是指定T的祖先摊崭，即繼承的接口或類呢簸。因為C#的單根繼承性乏屯，所以約束可以有多個接口，但最多只能有一個類蛤迎，并且類必須在接口之前替裆。這時就用到了C#2.0的新增關(guān)鍵字：
public class Node where T : Stack, IComparable
where V: Stack
{...}
以上的泛型類的約束表明，T必須是從Stack和IComparable繼承辆童，V必須是Stack或從Stack繼承胸遇，否則將無法通過編譯器的類型檢查汉形，編譯失敗。
通用類型T沒有特指逗威，但因為C#中所有的類都是從object繼承來凯旭，所以他在類Node的編寫中只能調(diào)用object類的方法使套，這給程序的編寫造成了困難。比如你的類設(shè)計只需要支持兩種數(shù)據(jù)類型int和string嫉柴，并且在類中需要對T類型的變量比較大小计螺，但這些卻無法實現(xiàn)，因為object是沒有比較大小的方法的登馒。 了解決這個問題，只需對T進行IComparable約束圈纺，這時在類Node里就可以對T的實例執(zhí)行CompareTo方法了赠堵。這個問題可以擴展到其他用戶自定義的數(shù)據(jù)類型。
如果在類Node里需要對T重新進行實例化該怎么辦呢酬屉？因為類Node中不知道類T到底有哪些構(gòu)造函數(shù)。為了解決這個問題杀饵，需要用到new約束：
public class Node where T : Stack, new()
where V: IComparable
需要注意的是切距，new約束只能是無參數(shù)的惨远，所以也要求相應(yīng)的類Stack必須有一個無參構(gòu)造函數(shù)，否則編譯失敗葡幸。
C#中數(shù)據(jù)類型有兩大類：引用類型和值類型蔚叨。引用類型如所有的類辙培，值類型一般是語言的最基本類型扬蕊，如int, long, struct等，在泛型的約束中领曼，我們也可以大范圍地限制類型T必須是引用類型或必須是值類型，分別對應(yīng)的關(guān)鍵字是class和struct:
public class Node where T : class
where V: struct
泛型方法
泛型不僅能作用在類上毁渗，也可單獨用在類的方法上单刁，他可根據(jù)方法參數(shù)的類型自動適應(yīng)各種參數(shù)，這樣的方法叫泛型方法肺樟∶床看下面的類：
public class Stack2
{
public void Push(Stack s, params T[] p)
{
foreach (T t in p)
{
s.Push(t);
}
}
}
原來的類Stack一次只能Push一個數(shù)據(jù)卡儒，這個類Stack2擴展了Stack的功能（當然也可以直接寫在Stack中），他可以一次把多個數(shù)據(jù)壓入Stack中硬爆。其中Push是一個泛型方法擎鸠，這個方法的調(diào)用示例如下：
Stack x = new Stack(100);
Stack2 x2 = new Stack2();
x2.Push(x, 1, 2, 3, 4, 6);
string s = "";
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
s += x.Pop().ToString();
}??? //至此劣光，s的值為64321
泛型中的靜態(tài)成員變量
在C#1.x中绢涡，我們知道類的靜態(tài)成員變量在不同的類實例間是共享的，并且他是通過類名訪問的颠黎。C#2.0中由于引進了泛型狭归，導致靜態(tài)成員變量的機制出現(xiàn)了一些變化：靜態(tài)成員變量在相同封閉類間共享过椎，不同的封閉類間不共享。
這也非常容易理解疚宇，因為不同的封閉類雖然有相同的類名稱敷待，但由于分別傳入了不同的數(shù)據(jù)類型榜揖，他們是完全不同的類，比如：
Stack a = new Stack();
Stack b = new Stack();
Stack c = new Stack();
類實例a和b是同一類型思劳，他們之間共享靜態(tài)成員變量潜叛，但類實例c卻是和a钠导、b完全不同的類型森瘪，所以不能和a扼睬、b共享靜態(tài)成員變量悴势。
泛型中的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)
靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的規(guī)則：只能有一個特纤，且不能有參數(shù)捧存，他只能被.NET運行時自動調(diào)用粪躬，而不能人工調(diào)用镰官。
泛型中的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的原理和非泛型類是一樣的泳唠，只需把泛型中的不同的封閉類理解為不同的類即可。以下兩種情況可激發(fā)靜態(tài)的構(gòu)造函數(shù)：
1.?????? 特定的封閉類第一次被實例化笨腥。
2.?????? 特定封閉類中任一靜態(tài)成員變量被調(diào)用士鸥。
泛型類中的方法重載
方法的重載在.Net Framework中被大量應(yīng)用，他要求重載具有不同的簽名镶奉。在泛型類中础淤，由于通用類型T在類編寫時并不確定，所以在重載時有些注意事項哨苛，這些事項我們通過以下的例子說明：
public class Node
{
public T add(T a, V b)????????? //第一個add
{
return a;
}
public T add(V a, T b)????????? //第二個add
{
return b;
}
public int add(int a, int b)??? //第三個add
{
return a + b;
}
}
上面的類很明顯鸽凶，如果T和V都傳入int的話，三個add方法將具有同樣的簽名建峭，但這個類仍然能通過編譯玻侥，是否會引起調(diào)用混淆將在這個類實例化和調(diào)用add方法時判斷。請看下面調(diào)用代碼：
Node node = new Node();
object x = node.add(2, 11);
這個Node的實例化引起了三個add具有同樣的簽名亿蒸，但卻能調(diào)用成功凑兰，因為他優(yōu)先匹配了第三個add。但如果刪除了第三個add边锁，上面的調(diào)用代碼則無法編譯通過姑食，提示方法產(chǎn)生的混淆，因為運行時無法在第一個add和第二個add之間選擇。
Node node = new Node();
object x = node.add(2, "11");
這兩行調(diào)用代碼可正確編譯彻桃，因為傳入的string和int，使三個add具有不同的簽名，當然能找到唯一匹配的add方法。
由以上示例可知候衍，C#的泛型是在實例的方法被調(diào)用時檢查重載是否產(chǎn)生混淆，而不是在泛型類本身編譯時檢查。同時還得出一個重要原則：
當一般方法與泛型方法具有相同的簽名時他膳，會覆蓋泛型方法些膨。
泛型類的方法重寫
方法重寫（override）的主要問題是方法簽名的識別規(guī)則肢预，在這一點上他與方法重載一樣谱净，請參考泛型類的方法重載李请。
泛型的使用范圍
本文主要是在類中講述泛型，實際上白翻，泛型還可以用在類方法、接口槐瑞、結(jié)構(gòu)（struct）那槽、委托等上面使用，使用方法大致相同拉讯，就不再講述院尔。
小結(jié)
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)雅的旬渠、可讀性強的語法完成的损谦。盡管 C# 泛型的根基是 C++ 模板颅湘，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# 利用了兩階段編譯薪夕、元數(shù)據(jù)以及諸如約束和一般方法之類的創(chuàng)新性的概念原献。毫無疑問慕趴，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)域畸悬。
轉(zhuǎn)自:http://www.cnblogs.com/yueyue184/p/5032156.html
