看完这篇，终于知道自己会不会 C# 泛型了！

作者 | 羽生结弦

责编 | 胡巍巍

在开发过程中，同一段代码处出现多次调用，并且会有不同的类型在使用，这种就叫做跨类型代码复用。一般情况下跨类型代码复用我们会用到如下两种方法：

1. 继承；

2. 泛型。

继承是通过父类来代表代码复用，而泛型是通过带有占位符的模板来代码复用，其中占位符指的是类型。

比如：int、syting和实体等。本片主要讲解泛型的相关知识，下面就来详细讲解一下泛型。

零、泛型类型

泛型会声明类型参数，消费者需要提供类型参数来把占位符类型填充上。我们先来看一个例子:

public class GenericClass<T>
{
    T[] tArray=new T[10];
    int position=0;
    public void Push(T t) =>tArray[position++]=t;
    public T Pop()=>tArray[--position];
    public T[] GetTs() => tArray;
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var genericStr=new GenericClass<string>();
        generic.Push("张三");
        generic.Push("李四");
        generic.Push("王五");
        generic.Pop();

        var genericInt=new GenericClass<int>();
        generic.Push(1);
        generic.Push(2);
        generic.Push(3);
        generic.Pop();
    }
}

在上面的代码中当我们将string传入泛型类中，将会隐式动态的创建类型，这种操作被称为合成，合成将发生在运行时，而非编译时。当我们在代码中传入非string类型的值时，在编译时将报错。同样在上面的代码中我们也看到了int传入泛型类中的情况，这就说明泛型类可以跨类型复用。

小知识1：

我们将GenericClass<T>称为开放类型（OpenType），而将GenericClass<string>称为封闭类型（CloseType），开放类型在编译后就变成了封闭类型，在运行时所有的泛型类型都是封闭类型，因为占位符已经被具体类型填充完毕。

小知识2：

对于每一种封闭类型，静态数据都是唯一的，例如：

class Program
{
   static void Main(string[] args)
   {
       // 输出1
       Console.WriteLine(++MyClass<int>.Count);
       // 输出2
       Console.WriteLine(++MyClass<int>.Count);
       // 输出1
       Console.WriteLine(++MyClass<string>.Count);
   }
}

class MyClass<T>
{
   public static int Count;
}

上面代码中，MyClass中存在一个静态字段Count，我们看到前两次的调用输出的分别是1和2，但是第三次输出的确实1，那么这是为什么呢，原因就是前两次的类型参数和泛型类型种的静态字段的类型一致，而第三次的类型参数不一致导致的。

在泛型类型饿子类中可以继续让父类参数保持开放，也剋及关闭父类的类型参数，同样子类也可以引入新的类型，我们来看一下例子：

// 父类继续保持开放
class Father<T>{}
class Children<T>:Father<T>{}

//关闭父类
class Father<T>{}
class Children:Father<string>{}

//引入新参数类型
class Father<T>{}
class Children<T,U>:Father<T>{}

小知识：

封闭参数类型的时候，该类型可以把自己作为具体的类型，例子如下：

class AClass<T>{}

class BClass : AClass<BClass> { }

泛型方法

泛型方法在方法签名内声明类型参数，例如下：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        GenericFun<int>(12, 4);
    }
    static void GenericFun<T>(T x, T y)
    {
        T tmp = x;
        x = y;
        y = tmp;
        Console.WriteLine("x：" + x + "   y：" + y);
    }
}

在上面的代码中我们看到 ```generic.GenericFun<int>(12,4);``` ，我们将int传入泛型方法中，现在我们将这行代码改写成如下形式 ```generic.GenericFun(12,4);```。

我们发现现在这段代码和前面那段代码缺少了 <int> ，那么这么写代码是否有错呢？

答案是要看情况，当编译器可以推断出参数类型的话，我们可以省略掉参数类型，但是当编译器无法推断出参数类型的话我们就必须写上参数类型了。

当然上面这段代码是可以正确运行的，因为编译器可以正确的推断出参数类型。
我们还有如下几点需要注意的：

1. 泛型类中的方法，如果方法引入了参数类型，那它就是泛型方法，反之就不是泛型方法；

2. 除了class、struct、interface、delegate 和方法可以引入类型参数外，属性、字段、索引器、事件和构造函数等都不能声明类型参数，但是可以使用所在泛型类的类型参数。

小知识：

泛型类型和泛型方法可以有多个参数类型，例如 ```class a<T,U>``` 调用方法和单个参数类型一样。结合这一点我们就可以推断出泛型类型和泛型方法可以出现重载，只要参数类型的数量不同就没问题。

在一些情况下我们需要获取参数类型的默认值，这时我们就可以使用default(T)来获得。

约束

我们虽然可以使用所有类型作为泛型类型参数，但是我们在实际开发时很少会这么使用，一般会将类型参数约束到指定的范围内。泛型可用约束如下：

1. base-class：某一个父类的子类；

2. interface：必须是实现了指定的接口；

3. class：必须是引用类型；

4. struct：必须是非空值类型；

5. new()：必须包含无参构造函数；

6. U:T：U必须继承T

我们使用的时候是这样的：

class Aclass {}

interface Binterface { }

class Generic1<T> where T : Aclass { }

class Generic2<T,U>
    where T:Aclass,Binterface
    where U : new()
{ }

上面的代码表示 Generic1 类的参数类型T继承自Aclass，Generic2 类的T继承子Aclass，并且实现了 Binterface 接口，而且U包含了无参构造函数。

注意：约束可以用于泛型类型和泛型方法

类型参数与转换

C#种转换支持如下几种：

1. 数值转换；

2. 引用转换；

3. 装箱拆箱转换；

4. 自定义转换。

在发生编译的时候，会根据一直类型的操作数来决定采用那种转换，但是在泛型中我们不知道具体的类型是什么，编译器就会默认使用自定义转换，那么就有可能出现错误。

为了解决这个问题，我们引入了as ，例如我们将传进来的值转换成StringBuilder，这时我们可以这么做：

StringBuilder ToFloat<T>(T t)
{
    StringBuilder f = t as StringBuilder;
    return f;
}

variance 转换

讲解variance 转换前，先来简单了解一下协变、逆变和不变。

1. 协变（Covariance）：当T作为返回值输出的时候；

2. 逆变（Contravariance）：当T作为输出值的时候；

3. 不变（Invariance）：当T即是输入又是输出时。

注意：以上这三种就是variance，只能用在接口和委托中。

所谓variance 转换就是上面三种之间的相互转换，variance 转换是引用转换的一个方法，从a转换到b如果是本体转换或者隐式引用转换，那么就是正确的。例如：

IEnumerable<string> to IEnumerable<object>
IEnumerable<IDisposable> to IEnumerable<object>

作者简介：朱钢，笔名羽生结弦，CSDN博客专家，.NET高级开发工程师，7年一线开发经验，参与过电子政务系统和AI客服系统的开发，以及互联网招聘网站的架构设计，目前就职于北京恒创融慧科技发展有限公司，从事企业级安全监控系统的开发。

【END】

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