C#泛型(一)——泛型概述

泛型是C#和.NET的一个重要概念。泛型不仅是C#编程语言的一部分，而且与程序集中的IL（IntermediateLanguage，中间语言）代码紧密地集成。有了泛型，就可以创建独立于被包含类型的类和方法。我们不必给不同的类型编写功能相同的许多方法或类，只创建一个方法或类即可。

另一个减少代码的选项是使用Object类，但使用派生自Object类的类型进行传递不是类型安全的。泛型类使用泛型类型，并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型。这就保证了类型安全性：如果某个类型不支持泛型类，编译器编译器就会出现错误。

泛型不仅限于类，还用于接口和方法的泛型。

泛型不仅存在于C#中，其他语言中有类似的概念。例如，C++模板就与泛型相似。但是，C++模板和.NET泛型之间有一个很大的区别。对于C++模板，在用特定的类型实例化模板时，需要模板的源代码。相反，泛型不仅是C#语言的一种结构，而且是CLR（ Common Language Runtime）定义的。所以，即使泛型类是在C#中定义的，也可以在VisualBasic中用一个特定的类型实例化该泛型。下面几节介绍泛型的优点和缺点，尤其是：

●性能

●类型安全性

●二进制代码重用

●代码的扩展

●命名约定

一、性能

泛型的一个主要优点是性能。对值类型使用非泛型集合类，在把值类型转换为引用类型，和把引用类型转换为值类型时，需要进行装箱和拆箱操作。　

    值类型存储在栈上，引用类型存储在堆上。C#类是引用类型，结构是值类型。.NET很容易把值类型转换为引用类型，所以可以在需要对象（对象是引用类型）的任意地方使用值类型。例如，int可以赋予一个对象。从值类型转换为引用类型称为装箱。如果方法需要把一个对象作为参数，同时传递一个值类型，装箱操作就会自动进行。另一方面，装箱的值类型可以使用拆箱操作转换为值类型。在拆箱时，需要使用类型强制转换运算符。

下面的例子显示了System.Collections名称空间中的ArrayList类。ArrayList存储对象，Add（）方法定义为需要把一个对象作为参数，所以要装箱一个整数类型。在读取ArrayList中的值时，要进行拆箱，把对象转换为整数类型。可以使用类型强制转换运算符把ArrayList集合的第一个元素赋予变量i1，在访问int类型的变量i2的foreach语句中，也要使用类型强制转换运算符：

var list = new ArrayList();

list. Add( 44); // boxing - convert a value type to a reference type

int i1 = (int) list[ 0]; // unboxing - convert a reference type to // a value type

foreach (int i2 in list)

{

WriteLine( i2); //拆箱操作

}

装箱和拆箱操作很容易使用，但性能损失比较大，遍历许多项时尤其如此。

System.Collections.Generic名称空间中的List<T>类不使用对象，而是在使用时定义类型。在下面的例子中，List<T>类的泛型类型定义为int，所以int类型在JIT（Just-In-Time）编译器动态生成的类中使用，不再进行装箱和拆箱操作：

var list = new List<int>();

list.Add(44); //no boxing - value types are stored in the List< int>

int i1 = list[ 0]; // no unboxing, no cast needed

foreach (int i2 in list)

{

WriteLine(i2);

}

二、类型安全

泛型的另一个特性是类型安全。与ArrayList类一样，如果使用对象，就可以在这个集合中添加任意类型。下面的例子在ArrayList类型的集合中添加一个整数、一个字符串和一个MyClass类型的对象：

var list = new ArrayList();

list. Add( 44);

list. Add(" mystring");

list. Add( new MyClass());

如果这个集合使用下面的foreach语句迭代，而该foreach语句使用整数元素来迭代，编译器就会接受这段代码。但并不是集合中的所有元素都可以强制转换为int，所以会出现一个运行时异常：

foreach (int i in list)

{

WriteLine(i);

}

错误应尽早发现。在泛型类List<T>中，泛型类型T定义了允许使用的类型。有了List<int>的定义，就只能把整数类型添加到集合中。编译器不会编译这段代码，因为Add（）方法的参数无效：

var list = new List< int>();

list. Add( 44);

list. Add(" mystring"); // compile time error

list. Add( new MyClass()); // compile time error

三、二进制代码的重用

泛型允许更好地重用二进制代码。泛型类可以定义一次，并且可以用许多不同的类型实例化。不需要像C++模板那样访问源代码。

例如，System.Collections.Generic名称空间中的List<T>类用一个int、一个字符串和一个MyClass类型实例化：

var list = new List<int>();

list. Add( 44);

var stringList = new List<string>();

stringList.Add(" mystring");

var myClassList = new List< MyClass>();

myClassList. Add( new MyClass());

泛型类型可以在一种语言中定义，在任何其他.NET语言中使用。

四、代码的扩展

在用不同的特定类型实例化泛型时，会创建多少代码？因为泛型类的定义会放在程序集中，所以用特定类型实例化泛型类不会在IL代码中复制这些类。但是，在JIT编译器把泛型类编译为本地代码时，会给每个值类型创建一个新类。引用类型共享同一个本地类的所有相同的实现代码。这是因为引用类型在实例化的泛型类中只需要4个字节的内存地址（32位系统），就可以引用一个引用类型。值类型包含在实例化的泛型类的内存中，同时因为每个值类型对内存的要求都不同，所以要为每个值类型实例化一个新类。

五、命名约定

如果在程序中使用泛型，在区分泛型类型和非泛型类型时就会有一定的帮助。下面是泛型类型的命名规则：

●泛型类型的名称用字母T作为前缀。

●如果没有特殊的要求，泛型类型允许用任意类替代，且只使用了一个泛型类型，就可以用字符T作为泛型类型的名称。

public class List<T> { }

public class LinkedList<T> { }

●如果泛型类型有特定的要求（例如，它必须实现一个接口或派生自基类），或者使用了两个或多个泛型类型，就应给泛型类型使用描述性的名称：

public delegate void EventHandler<TEventArgs>(object sender, TEventArgs e);

public delegate TOutput Converter<TInput,TOutput>(TInput from);

public class SortedList<TKey,TValue> { }