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C# 泛型编程之泛型类、泛型方法、泛型约束

前言

所谓泛型,即通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型。

泛型编程是一种编程范式,它利用“参数化类型”将类型抽象化,从而实现更为灵活的复用。在定义泛型类时,在对客户端代码能够在实例化类时,可以用类型参数的类型种类施加限制。在搭建底层框架时,是最常见的编程方式。

 

来自Hauk的文章 C#
泛型编程之泛型类、泛型方法、泛型约束

泛型类

泛型类范例:

namespace ORDER.SYSTEM.DAL.Data
{
    public abstract class AgentBase<T> where T : class, new()
    {

        //私有实例
        private static T _instance;

        // 定义一个标识确保线程同步
        private static readonly object locker = new object();

        /// <summary>
        /// 返回单例对象
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static T Instance()
        {
            if (_instance == null)
            {
                lock (locker)
                {
                    if (_instance == null)
                    {
                        switch (typeof(T).FullName)
                        {
                            case "ORDER.SYSTEM.BLL.TextImpl":
                                _instance = new T(); //此处的T表示命名空间的下的某个类被托管或重写,只保留功能
                                break;
                            default:
                                _instance = new T();
                                break;
                        }
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }

    }
}

泛型类的目的是为了约束泛型方法传参数类型或返回值类型。

 

  

泛型方法

在C# 2.0中,方法可以定义特定于其执行范围的泛型参数,如下所示:

public class MyClass<T>
{
    //指定MyMethod方法用以执行类型为X的参数
    public void MyMethod<X>(X x) 
    {
        //
    }

    //此方法也可不指定方法参数
    public void MyMethod<X>() 
    {
        //
    }
}   

即使包含类不适用泛型参数,你也可以定义方法特定的泛型参数,如下所示:

public class MyClass
{
    //指定MyMethod方法用以执行类型为X的参数
    public void MyMethod<X>(X x) 
    {
        //
    }

    //此方法也可不指定方法参数
    public void MyMethod<X>() 
    {
        //
    }
}

注意:属性和索引器不能指定自己的泛型参数,它们只能使用所属类中定义的泛型参数进行操作。

在调用泛型方法的时候,你可以提供要在调用场所使用的类型,如下所示:

//调用泛型方法
MyClass myClass = new MyClass();
myClass.MyMethod<int>(3);

 

泛型推理:

在调用泛型方法时,C#编译器足够聪明,基于传入的参数类型来推断出正确的类型,并且它允许完全省略类型规范,如下所示:

//泛型推理机制调用泛型方法
MyClass myClass = new MyClass();
myClass.MyMethod(3);

注意:泛型方法无法只根据返回值的类型推断出类型,代码如下:

public GenericMethodDemo()
{        
    MyClass myClass = new MyClass();
    /****************************************************
    无法从用法中推理出方法“GenericMethodDemo.MyClass.MyMethod<T>()”的类型参数。
    请尝试显式指定类型参数。
    ***************************************************/
    int number = myClass.MyMethod();
}

public class MyClass
{
    public T MyMethod<T>() 
    {
        //
    }
}

泛型方法中泛型参数的约束,如下:

public class MyClass
{

    public void MyMethod<X>(X x) where X:IComparable<X>
    {
        //
    }
}

 

  所谓泛型,即通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型。

.NET泛型约束

如果客户端代码尝试使用某个约束所不允许的类型来实例化类,则会产生编译时错误。这些限制称为约束。约束是使用
where 上下文关键字指定的。

下表列出了五种类型的约束:

 

约束 说明

T:struct

类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。

T:class

类型参数必须是引用类型,包括任何类、接口、委托或数组类型。

T:new()

类型参数必须具有无参数的公共构造函数。当与其他约束一起使用时,new() 约束必须最后指定。

T:<基类名>

类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。

T:<接口名称>

类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。

T:U

为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束.

 

 

 

派生约束

1.常见的

public class MyClass5 where T :IComparable { }

2.约束放在类的实际派生之后

public class B { }

public class MyClass6 : B where T : IComparable { }

3.可以继承一个基类和多个接口,且基类在接口前面

public class B { }

public class MyClass7 where T : B, IComparable, ICloneable { }

 

构造函数约束

1.常见的

public class MyClass8 where T : new() { }

2.可以将构造函数约束和派生约束组合起来,前提是构造函数约束出现在约束列表的最后

public class MyClass8 where T : IComparable, new() { }

 

值约束

1.常见的

public class MyClass9 where T : struct { }

2.与接口约束同时使用,在最前面(不能与基类约束,构造函数约束一起使用)

public class MyClass11 where T : struct, IComparable { }

 

引用约束

常见的

public class MyClass10 where T : class { }

多个泛型参数

public class MyClass12<T, U> where T : IComparable where U : class
{ }

 

 

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作者:Jacky

来源:https://www.cnblogs.com/ydcnblog/

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  泛型编程是一种编程范式,它利用“参数化类型”将类型抽象化,从而实现更为灵活的复用。在定义泛型类时,在对客户端代码能够在实例化类时,可以用类型参数的类型种类施加限制。

泛型方法

在C#
2**.0**中,方法可以定义特定于其执行范围的泛型参数,如下所示:

public class MyClass<T>
{
    //指定MyMethod方法用以执行类型为X的参数
    public void MyMethod<X>(X x) 
    {
        //
    }

    //此方法也可不指定方法参数
    public void MyMethod<X>() 
    {
        //
    }
}   

即使包含类不适用泛型参数,你也可以定义方法特定的泛型参数,如下所示:

public class MyClass
{
    //指定MyMethod方法用以执行类型为X的参数
    public void MyMethod<X>(X x) 
    {
        //
    }

    //此方法也可不指定方法参数
    public void MyMethod<X>() 
    {
        //
    }
}

注意:属性和**索引器**不能指定自己的泛型参数,它们只能使用所属类中定义的泛型参数进行操作。

在调用泛型方法的时候,你可以提供要在调用场所使用的类型,如下所示:

//调用泛型方法
MyClass myClass = new MyClass();
myClass.MyMethod<int>(3);

 

泛型推理:

在调用泛型方法时,C#编译器足够聪明,基于传入的参数类型来推断出正确的类型,并且它允许完全省略类型规范,如下所示:

//泛型推理机制调用泛型方法
MyClass myClass = new MyClass();
myClass.MyMethod(3);

注意:泛型方法无法只根据返回值的类型推断出类型,代码如下:

public GenericMethodDemo()
{        
    MyClass myClass = new MyClass();
    /****************************************************
    无法从用法中推理出方法“GenericMethodDemo.MyClass.MyMethod<T>()”的类型参数。
    请尝试显式指定类型参数。
    ***************************************************/
    int number = myClass.MyMethod();
}

public class MyClass
{
    public T MyMethod<T>() 
    {
        //
    }
}

泛型方法中泛型参数的约束,如下:

public class MyClass
{

    public void MyMethod<X>(X x) where X:IComparable<X>
    {
        //
    }
}

泛型类

无法为类级别的泛型参数提供方法级别的约束。类级别泛型参数的所有约束都必须在类作用范围中定义,代码如下所示

public class MyClass<T>
{

    public void MyMethod<X>(X x,T t) where X:IComparable<X> where T:IComparer<T>
    {
        //
    }
}

而下面的代码是正确的:

public class MyClass<T> where T:IComparable<T>
{

    public void MyMethod<X>(X x,T t) where X:IComparable<X> 
    {
        //
    }
}

泛型参数虚方法的重写:子类方法必须重新定义该方法特定的泛型参数,代码如下

public class MyBaseClass
{
    public virtual void SomeMethod<T>(T t)
    {
        //
    }
}
public class MyClass :MyBaseClass
{
    public override void SomeMethod<X>(X x)
    {

    }
}

同时子类中的泛型方法不能重复基类泛型方法的约束,这一点和泛型类中的虚方法重写是有区别的,代码如下

public class MyBaseClass
{
    public virtual void SomeMethod<T>(T t) where T:new()
    {
        //
    }
}
public class MyClass :MyBaseClass
{
    //正确写法
    public override void SomeMethod<X>(X x)
    {

    }

    ////错误 重写和显式接口实现方法的约束是从基方法继承的,因此不能直接指定这些约束
    //public override void SomeMethod<X>(X x) where X:new()
    //{

    //}
}

 

子类方法调用虚拟方法的基类实现:它必须指定要代替泛型基础方法类型所使用的类型实参。你可以自己显式的指定它,也可以依靠类型推理(如果可能的话)代码如下:

public class MyBaseClass
{
    public virtual void SomeMethod<T>(T t) where T:new()
    {
        //
    }
}
public class MyClass :MyBaseClass
{
    //正确写法
    public override void SomeMethod<X>(X x)
    {
        base.SomeMethod<X>(x);
        base.SomeMethod(x);
    }
}

 

泛型委托

在某个类中定义的委托可以使用该类的泛型参数,代码如下

public class MyClass<T>
{
    public delegate void GenericDelegate(T t);
    public void SomeMethod(T t)
    {

    }
}
public GenericMethodDemo()
{
    MyClass<int> obj = new MyClass<int>();
    MyClass<int>.GenericDelegate del;
    del = new MyClass<int>.GenericDelegate(obj.SomeMethod);
    del(3);
}

 

委托推理:C#2.0使你可以将方法引用的直接分配转变为委托变量。将上面的代码改造如下

public class MyClass<T>
{
    public delegate void GenericDelegate(T t);
    public void SomeMethod(T t)
    {

    }
}
public GenericMethodDemo()
{
    MyClass<int> obj = new MyClass<int>();
    MyClass<int>.GenericDelegate del;

    //委托推理
  del = obj.SomeMethod;
    del(3);
 }  

泛型委托的约束

委托级别的约束只在声明委托变量和实例化委托时使用,类似于在类型和方法的作用范围中实施的其他任何约束。

泛型和反射

在Net2.0当中,扩展了反射以支持泛型参数。类型Type现在可以表示带有特定类型的实参(或绑定类型)或未指定类型的泛型(或称未绑定类型)。像C#1.1中那样,您可以通过使用typeof运算符或通过调用每个类型支持的GetType()来获得任何类型的Type。代码如下:

LinkedList<int> list = new LinkedList<int>();
 Type type1 = typeof(LinkedList<int>);
 Type type2 = list.GetType();
 Response.Write(type1 == type2);
 typeof和GetType()也可以对泛型参数进行操作,如下

public class MyClass<T>
{
public void SomeMethod(T t)
{
    Type type = typeof(T);
    HttpContext.Current.Response.Write(type==t.GetType());
}
}

typeof还可以对未绑定的泛型进行操作,代码如下

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    if (!IsPostBack)
    {
        Type unboundType = typeof(MyClass<>);
        Response.Write(unboundType.ToString());
    }
}

public class MyClass<T>
{
    public void SomeMethod(T t)
    {
        Type type = typeof(T);
        HttpContext.Current.Response.Write(type==t.GetType());
    }
}

 

请注意”<>”的用法。要对带有多个类型参数的未绑定泛型类进行操作,请在”<>”中使用”,”

Type类中添加了新的方法和属性,用于提供有关该类型的泛型方面的反射信息,见MSDN。

 

 

.net泛型约束  

  如果客户端代码尝试使用某个约束所不允许的类型来实例化类,则会产生编译时错误。这些限制称为约束。约束是使用
where 上下文关键字指定的。

一、 约束

  下表列出了五种类型的约束:

约束 说明

T:struct

类型参数必须是值类型。可以指定除 Nullable 以外的任何值类型。

T:class

类型参数必须是引用类型,包括任何类、接口、委托或数组类型。

T:new()

类型参数必须具有无参数的公共构造函数。当与其他约束一起使用时,new() 约束必须最后指定。

T:<基类名>

类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。

T:<接口名称>

类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可以指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型的。

T:U

为 T 提供的类型参数必须是为 U 提供的参数或派生自为 U 提供的参数。这称为裸类型约束.

 

 

派生约束

1.常见的

public
class MyClass5<T> where T :IComparable { }

2.约束放在类的实际派生之后

public
class B { }

public
class MyClass6<T> : B where T : IComparable { }

3.可以继承一个基类和多个接口,且基类在接口前面

public
class B { }

public
class MyClass7<T> where T : B, IComparable, ICloneable { }

构造函数约束

1.常见的

public
class MyClass8<T> where T :  new() { }

2.可以将构造函数约束和派生约束组合起来,前提是构造函数约束出现在约束列表的最后

public
class MyClass8<T> where T : IComparable, new() { }

值约束

1.常见的

public
class MyClass9<T> where T : struct { }

2.与接口约束同时使用,在最前面(不能与基类约束,构造函数约束一起使用)

public
class MyClass11<T> where T : struct, IComparable { }

引用约束

常见的

public
class MyClass10<T> where T : class { }

多个泛型参数

 public
class MyClass12<T, U> where T : IComparable  where U : class {
}

 

二、 继承和泛型

public
class B<T>{ }

1.
在从泛型基类派生时,可以提供类型实参,而不是基类泛型参数

   
public class SubClass11 : B<int>
    { }

2.如果子类是泛型,而非具体的类型实参,则可以使用子类泛型参数作为泛型基类的指定类型

   
public class SubClass12<R> : B<R>
    { }

3.在子类重复基类的约束(在使用子类泛型参数时,必须在子类级别重复在基类级别规定的任何约束)
    public class B<T> where T : ISomeInterface { }
    public class SubClass2<T> : B<T> where
T : ISomeInterface { }

4.构造函数约束
    public class B<T> where T : new()
    {
        public T SomeMethod()
        {
            return new T();
        }
    }
    public class SubClass3<T> : B<T> where T : new(){
}

三、泛型方法

(C#2.0泛型机制支持在”方法声名上包含类型参数”,这就是泛型方法)

1.泛型方法既可以包含在泛型类型中,又可以包含在非泛型类型中

public class MyClass5
    {

        public void MyMethod<T>(T t){ }
    }

2.泛型方法的声明与调用

public class MyClass5
{
    public void MyMethod<T>(T t){ }
}
public class App5
{
    public void CallMethod()
    {
        MyClass5 myclass5 = new MyClass5();
        myclass5.MyMethod<int>(3);
    }
}

3.泛型方法的重载

//第一组重载
 void MyMethod1<T>(T t, int i){ }

 void MyMethod1<U>(U u, int i){ }

//第二组重载
 void MyMethod2<T>(int i){ }
 void MyMethod2(int i){ }

//第三组重载,假设有两个泛型参数
 void MyMethod3<T>(T t) where T : A { }
void MyMethod3<T>(T t) where T : B { }

//第四组重载

public class MyClass8<T,U>
{
    public T MyMothed(T a, U b)
    {
        return a;
    }
    public T MyMothed(U a, T b)
    {
        return b;
    }
    public int MyMothed(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
}

 

4.泛型方法的覆写

(1)public class MyBaseClass1
    {
        public virtual void MyMothed<T>(T t) where T : new() { }
    }
    public class MySubClass1:MyBaseClass1
    {
        public override void MyMothed<T>(T t) //不能重复任何约束
        { }
    }

(2)public class MyBaseClass2
    {
        public virtual void MyMothed<T>(T t)
        { }
    }
    public class MySubClass2 : MyBaseClass2
    {
        public override void MyMothed<T>(T t) //重新定义泛型参数T
        { }
    }

四、虚拟方法

public class BaseClass4<T>
{
    public virtual T SomeMethod()
    {
        return default(T);
    }
}
public class SubClass4 : BaseClass4<int> //使用实参继承的时候方法要使用实参的类型
{
    public override int SomeMethod()
    {
        return 0;
    }
}

public class SubClass5<T> : BaseClass4<T> //使用泛型继承时,方法也是泛型
{
    public override T SomeMethod()
    {
        return default(T);
    }
}

 

五、泛型参数隐式强制转换

编译器只允许将泛型参数隐式强制转换到 Object 或约束指定的类型。

class MyClass<T> where T : BaseClass, ISomeInterface
{
    void SomeMethod(T t)
    {
        ISomeInterface obj1 = t;
        BaseClass obj2 = t;
        object obj3 = t;
    }
}

 

 

变通方法:使用临时的
Object 变量,将泛型参数强制转换到其他任何类型

 

class MyClass2<T>
{
    void SomeMethod(T t)
    {
        object temp = t;
        BaseClass obj = (BaseClass)temp;
    }
}

 

六、 泛型参数显式强制转换

编译器允许您将泛型参数显式强制转换到其它任何接口,但不能将其转换到类

 

class MyClass1<T>
{
    void SomeMethod(T t)
    {
        ISomeInterface obj1 = (ISomeInterface)t;  
        //BaseClass obj2 = (BaseClass)t;           //不能通过编译
    }
}

 

 

七、 泛型参数强制转换到其他任何类型

使用临时的 Object 变量,将泛型参数强制转换到其他任何类型

class MyClass2<T>
{
    void SomeMethod(T t)
    {
        object temp = t;
        BaseClass obj = (BaseClass)temp;
    }
}

 

八、使用is和as运算符

 

public class MyClass3<T>
{
    public void SomeMethod(T t)
    {
        if (t is int) { }
        if (t is LinkedList<int>) { }
        string str = t as string;
        if (str != null) { }
        LinkedList<int> list = t as LinkedList<int>;
        if (list != null) { }
    }
}