C#高级静态语言效率利器之泛型详解

2023-02-27 11:02:39 静态详解利器

引入

所谓泛型，就是创建一个函数，对所有数据类型都生效。最常见的例子就是运算符，毕竟1+1=2，1.0+1.0=2.0，足以看出+是对多种数据类型起作用的。

但是，如想创建一个函数add(int a, int b)，那么输入add(1.0, 1.0)是肯定要报错的，VS直接就给标红了。

泛型的出现，就很好地解决了这个尴尬的问题

T add<T>(T a, T b) 
{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}

Console.WriteLine(add<int>(1, 1));
Console.WriteLine(add<double>(1.0, 1.0));

上面代码中，T表示某种数据类型，在调用函数add时，根据add后面的<>加以声明。

但如果就此就写return a+b显然也是不行的，因为+这种运算符并没有对T进行重载，编辑器并不会允许两种未知的类型相加。

这个时候就需要用到dynamic，用来让编辑器放弃类型检查，将任何可能发生的错误都留给运行阶段。

最后，运行结果为

2
2

类型约束

dynamic用着确实爽，但后果就是责任自负，这玩意要是用在团队协作的场合，简直就是灾难，毕竟并非所有对象都可以驾驭加法。

所以，C#的泛型，是可以被约束的泛型，关键就是where，将上述代码写为

T add<T>(T a, T b) where T : struct{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}

where T : struct表示T必须是数值类型的一种，所以编译器的类型检查仍会发挥作用，在调用add时，如果T不是数值类型，就会报错。

C#一共有5种约束方案，列表如下

类别	条件
struct	T必须是值类型
class	T必须是引用类型
new()	T必须有无参数的构造函数
基类名	T必须是基类或派生自基类
接口名	T必须是指定接口
裸类型

不同类型的约束，或相同类型不同种类的约束，一般是可以混用的，如果不能混用，编译器会提醒。比如struct几乎不能和其他类型混用。如果new()参与了约束，则放在最后。

子类泛型

除了函数可以采用泛型，类当然也可以，不仅可以，而且还能继承。

class MyList<T>
{
    public T[] a;
    public MyList(){}       //无参数的构造函数，用于继承
    public MyList(int n){
        a = new T[n];
    }
    public T this[int index]{
        get => a[index];
        set => a[index] = value;
    }

}

MyList相当于是给数组套了一层壳，其构造函数并不存在什么难以理解的地方，唯一有些问题的可能是下面的索引器public T this[int index]，这种写法可以实现方括号形式的索引。

可以测试一下

var a = new MyList<int>(5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    a[i] = i;
    Console.WriteLine(a[i]);
}

结果就不粘贴了，接下来新建一个子类

class MyStack<T> : MyList<T>
{
    public MyStack(int n)
    {
        a = new T[n];
    }
    public T Pop()
    {
        T p = a[a.Length- 1];
        a = a[0..(a.Length-1)];
        return p;
    }
}

然后测试一下

var a = new MyStack<int>(3);
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    a[i] = i;
}

for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    Console.WriteLine(a.Pop());
}

结果为

2
1
0

常用的泛型数据结构

C#通过泛型定义了很多数据结构，例如在讲解switch...case时提到的字典

Dictionary<int, string> card = new Dictionary<int, string>
{
    {1,"A" },
    {11, "J" },
    {12, "Q" },
    {13, "K" }
};

这种<U, V>的写法，正是泛型的特点，其中U, V就是可以随意声明的变量。如果查看字典的类型参数，可以发现其定义方法是这样的

public class Dictionary<TKEy, TValue> : ICollection<KeyValuePair<TKey, TValue>>, ... where TKey : notnull

考虑到本节并不是为了将面向对象，所以字典继承的那一大坨类就省略了，关键是where Tkey:notnull，也就是说，字典对键值对的要求只有一个，就是键不得为null。

除了字典之外，还有一些常见的数据结构采用了泛型，列表如下，没事儿可以练习练习。

数据结构	说明	常用方法
List<T>	泛型列表	Add, Remove, RemoveAt
LinkedList<T>	双端链表	AddFirst, AddLast, RemoveFirst, RemoveLast
Queue<T>	先进先出列表	Enqueue, Dequeue
Stack<T>	栈，先进后出	Push, Pop

泛型委托

委托，是函数的函数；泛型，可以让函数的参数类型更加灵活，二者结合在一起，就是更加灵活的函数的函数，即泛型委托。

只要学过了泛型和委托，那么对泛型委托将毫无理解上的难度，回想前面定义的运算符委托

delegate int Op(int a, int b);

再回想定义泛型时的<T>，那么泛型委托可以非常简单地定义出来

delegate T Op<T>(T a, T b);

然后就可以根据委托，建立一个泛型函数

T add<T>(T a, T b)
{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}
var addTest = new Op<int>(add<int>);
//也可以省略add后的<int>，写成下面的形式
//var addTest = new Op<int>(add);
Console.WriteLine(addTest(3, 5));

运行之后控制台出现了8，就是这么简单。

到此这篇关于C#高级静态语言效率利器之泛型详解的文章就介绍到这了,更多相关C#泛型内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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