泛型介面的使用

我們在編寫程式時，經常遇到兩個模組的功能非常相似，只是乙個是處理int資料，另乙個是處理string資料，或者其他自定義的資料型別，但我們沒有辦法，只能分別寫多個方法處理每個資料型別，因為方法的引數型別不同。有沒有一種辦法，在方法中傳入通用的資料型別，這樣不就可以合併**了嗎？泛型的出現就是專門解決這個問題的。讀完本篇文章，你會對泛型有更深的了解。

為什麼要使用泛型

為了了解這個問題，我們先看下面的**，**省略了一些內容，但功能是實現乙個棧，這個棧只能處理int資料型別：

public
class
stack
public
void push(int
item)
public stack(int
i) 
}

上面**執行的很好，但是，當我們需要乙個棧來儲存string型別時，該怎麼辦呢？很多人都會想到把上面的**複製乙份，把int改成string不就行了。當然，這樣做本身是沒有任何問題的，但乙個優秀的程式是不會這樣做的，因為他想到若以後再需要long、node型別的棧該怎樣做呢？還要再複製嗎？優秀的程式設計師會想到用乙個通用的資料型別object來實現這個棧：

public
class
stack
public
void push(object
item)
public stack(int
i) 
}

這個棧寫的不錯，他非常靈活，可以接收任何資料型別，可以說是一勞永逸。但全面地講，也不是沒有缺陷的，主要表現在：

當stack處理值型別時，會出現裝箱、折箱操作，這將在託管堆上分配和**大量的變數，若資料量大，則效能損失非常嚴重。

在處理引用型別時，雖然沒有裝箱和折箱操作，但將用到資料型別的強制轉換操作，增加處理器的負擔。

在資料型別的強制轉換上還有更嚴重的問題（假設stack是stack的乙個例項）：

node1 x = new
node1();
stack.push(x);
node2 y = (node2)stack.pop();

上面的**在編譯時是完全沒問題的，但由於push了乙個node1型別的資料，但在pop時卻要求轉換為node2型別，這將出現程式執行時的型別轉換異常，但卻逃離了編譯器的檢查。

針對object型別棧的問題，我們引入泛型，他可以優雅地解決這些問題。泛型用用乙個通過的資料型別t來代替object，在類例項化時指定t的型別，執行時（runtime）自動編譯為本地**，執行效率和**質量都有很大提高，並且保證資料型別安全。

使用泛型

下面是用泛型來重寫上面的棧，用乙個通用的資料型別t來作為乙個佔位符，等待在例項化時用乙個實際的型別來代替。讓我們來看看泛型的威力：

public
class stack
public
void
push(t item)
public stack(int
i) 
}

類的寫法不變，只是引入了通用資料型別t就可以適用於任何資料型別，並且型別安全的。這個類的呼叫方法：

//
例項化只能儲存int型別的類
stack
a = new stack(100
); a.push(
10);
a.push(
"8888
"); //
這一行編譯不通過，因為類a只接收int型別的資料
int x =a.pop(); //
例項化只能儲存string型別的類
stack
b = new stack(100
);b.push(
10); //
這一行編譯不通過，因為類b只接收string型別的資料
b.push(
"8888");
string y = b.pop();

這個類和object實現的類有截然不同的區別：

1. 他是型別安全的。例項化了int型別的棧，就不能處理string型別的資料，其他資料型別也一樣。

2. 無需裝箱和折箱。這個類在例項化時，按照所傳入的資料型別生成本地**，本地**資料型別已確定，所以無需裝箱和折箱。

3. 無需型別轉換。

泛型類例項化的理論

c#泛型類在編譯時，先生成中間**il，通用型別t只是乙個佔位符。在例項化類時，根據使用者指定的資料型別代替t並由即時編譯器（jit）生成本地**，這個本地**中已經使用了實際的資料型別，等同於用實際型別寫的類，所以不同的封閉類的本地**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資料型別。

例：stack和stack是兩個完全沒有任何關係的類，你可以把他看成類a和類b，這個解釋對泛型類的靜態成員的理解有很大幫助。

泛型類中資料型別的約束

程式設計師在編寫泛型類時，總是會對通用資料型別t進行有意或無意地有假想，也就是說這個t一般來說是不能適應所有型別，但怎樣限制呼叫者傳入的資料型別呢？這就需要對傳入的資料型別進行約束，約束的方式是指定t的祖先，即繼承的介面或類。因為c#的單根繼承性，所以約束可以有多個介面，但最多只能有乙個類，並且類必須在介面之前。這時就用到了c#2.0的新增關鍵字：

public
class nodewhere
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，v必須是stack或從stack繼承，否則將無法通過編譯器的型別檢查，編譯失敗。

通用型別t沒有特指，但因為c#中所有的類都是從object繼承來，所以他在類node的編寫中只能呼叫object類的方法，這給程式的編寫造成了困難。比如你的類設計只需要支援兩種資料型別int和string，並且在類中需要對t型別的變數比較大小，但這些卻無法實現，因為object是沒有比較大小的方法的。了解決這個問題，只需對t進行icomparable約束，這時在類node裡就可以對t的例項執行compareto方法了。這個問題可以擴充套件到其他使用者自定義的資料型別。

如果在類node裡需要對t重新進行例項化該怎麼辦呢？因為類node中不知道類t到底有哪些建構函式。為了解決這個問題，需要用到new約束：

public
class nodewhere t : stack, new
() 
where v: icomparable

需要注意的是，new約束只能是無引數的，所以也要求相應的類stack必須有乙個無參建構函式，否則編譯失敗。

c#中資料型別有兩大類：引用型別和值型別。引用型別如所有的類，值型別一般是語言的最基本型別，如int, long, struct等，在泛型的約束中，我們也可以大範圍地限制型別t必須是引用型別或必須是值型別，分別對應的關鍵字是class和struct:

public
class nodewhere t : class
where v: struct

泛型方法

泛型不僅能作用在類上，也可單獨用在類的方法上，他可根據方法引數的型別自動適應各種引數，這樣的方法叫泛型方法。看下面的類：

public
class
stack2
}}

原來的類stack一次只能push乙個資料，這個類stack2擴充套件了stack的功能（當然也可以直接寫在stack中），他可以一次把多個資料壓入stack中。其中push是乙個泛型方法，這個方法的呼叫示例如下：

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++)
//至此，s的值為64321

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