C#学习10——泛型

一、什么是泛型？

官方理解：允许开发者在定义类、接口、方法或委托时使用类型参数 

个人理解：  类型模具（类似Object变色龙）

二、泛型有什么用？

通过参数化类型实现代码复用，提升类型安全性并避免运行时类型转换开销（如装箱/拆箱），同时保持编译时类型检查，清晰的意图：明确表示代码可以处理多种类型

三、泛型的定义

1）泛型类    ：  

 class 类名{}                  new 类名();

eg:

using System;
using LearnC_;
namespace HelloWorld
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建一个整数类型的 Pair
            var intPair = new Pair(1, 2);
            intPair.DisplayPair(); // 输出: Pair: (1, 2)

            // 创建一个字符串类型的 Pair
            var stringPair = new Pair("Hello", "World");
            stringPair.DisplayPair(); // 输出: Pair: (Hello, World)

        }
    }

    public class Pair
    {
        public T First { get; set; }
        public T Second { get; set; }

        public Pair(T first, T second)
        {
            First = first;
            Second = second;
        }

        public void DisplayPair()
        {
            Console.WriteLine($"Pair: ({First}, {Second})");
        }
    }
}

2）泛型方法：  public static T 方法名(T 参数){}       方法名.（参数)

eg:

using System;
namespace HelloWorld
{
    class Program
    { 
        public static T GenericIdentity(T input)
        {
            return input;
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            // 调用泛型方法
            int intResult = GenericIdentity(42);
            Console.WriteLine($"整数结果: {intResult}"); // 输出: 整数结果: 42

            string stringResult = GenericIdentity("Hello, Generics!");
            Console.WriteLine($"字符串结果: {stringResult}"); // 输出: 字符串结果: Hello, Generics!
        }
    }
}

3）泛型接口:     interface 接口名{}        类名：接口名<类型>{}

eg:

using System;
namespace HelloWorld
{
    // 定义一个泛型接口
    public interface IContainer
    {
        T Value { get; set; }
    }

    // 实现泛型接口的类
    public class SimpleContainer : IContainer
    {
        public T Value { get; set; }

        public SimpleContainer(T value)
        {
            Value = value;
        }
    }
    class Program
    { 
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建一个整数类型的容器
            IContainer intContainer = new SimpleContainer(10);
            Console.WriteLine($"整数容器中的值是: {intContainer.Value}"); // 输出: 整数容器中的值是: 10

            // 创建一个字符串类型的容器
            IContainer stringContainer = new SimpleContainer("Hello, Generic Interface!");
            Console.WriteLine($"字符串容器中的值是: {stringContainer.Value}"); // 输出: 字符串容器中的值是: Hello, Generic Interface!
        }
    }

}

4）泛型委托：  

约束类型              示例                                                        说明
where T : struct    public class C where T : struct        限制 T 为值类型（非 null）。
where T : class    public class C where T : class        限制 T 为引用类型（可为 null）。
where T : new()    public class C where T : new()         限制 T 必须有无参构造函数。
where T : BaseClass    public class C where T : BaseClass    限制 T 必须继承自 BaseClass。
where T : IInterface    public class C where T : IInterface    限制 T 必须实现 IInterface。
where T : U    public class C where T : U                   限制 T 必须继承或实现 U。

eg:

1. where T : struct

• 用途：限制类型参数T必须是值类型（如int、double、自定义结构体等）。
• 示例：

  public class Example where T : struct
  {
  public void PrintType()
  {
  Console.WriteLine(typeof(T).Name);
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var intExample = new Example(); // 合法
  var stringExample = new Example(); // 编译错误：string 是引用类型

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2. where T : class

• 用途：限制类型参数T必须是引用类型（如string、自定义类等）。
• 注意：引用类型可以为null，除非结合where T : notnull使用（C# 8.0+）。
• 示例：

• public class Example where T : class
  {
  public void PrintType()
  {
  Console.WriteLine(typeof(T).Name);
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var stringExample = new Example(); // 合法
  var intExample = new Example(); // 编译错误：int 是值类型

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3. where T : new()

• 用途：限制类型参数T必须有一个无参公共构造函数。
• 示例：

• public class Example where T : new()
  {
  public T CreateInstance()
  {
  return new T(); // 确保可以调用无参构造函数
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var example = new Example>(); // 合法：List 有无参构造函数
  var invalidExample = new Example(); // 编译错误：StreamReader 没有无参构造函数

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4. where T : BaseClass

• 用途：限制类型参数T必须继承自指定的基类BaseClass。
• 示例：

  public class BaseClass { }
  public class DerivedClass : BaseClass { }
  
  
  public class Example where T : BaseClass
  {
  public void PrintType()
  {
  Console.WriteLine(typeof(T).Name);
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var validExample = new Example(); // 合法
  var invalidExample = new Example(); // 编译错误：string 不继承自 BaseClass

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5. where T : IInterface

• 用途：限制类型参数T必须实现指定的接口IInterface。
• 示例：

  public interface IInterface { void Method(); }
  public class Implementation : IInterface { public void Method() { } }
  
  
  public class Example where T : IInterface
  {
  public void CallMethod(T instance)
  {
  instance.Method(); // 确保 T 实现了 IInterface
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var validExample = new Example(); // 合法
  var invalidExample = new Example(); // 编译错误：string 未实现 IInterface

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6. where T : U

• 用途：限制类型参数T必须是另一个类型参数U或其派生类型。通常用于泛型类中多个类型参数之间的关系约束。

• public class BaseClass { }
  public class DerivedClass : BaseClass { }
  
  
  public class Example where T : U
  {
  public void PrintTypes()
  {
  Console.WriteLine($"T: {typeof(T).Name}, U: {typeof(U).Name}");
  }
  }
  
  
  // 使用示例
  var validExample = new Example(); // 合法
  var invalidExample = new Example(); // 编