用泛型实现参数化类型

泛型将大量安全检查从执行时转移到了编译时进行，泛型实现了类型和方法的参数化。

为什么需要泛型

• 将额外的信息作为方法或类型声明的一部分加以说明
• IDE能基于额外的信息向程序员提供智能感知
• 方法调用者对自己传递的值和方法返回值更有把握
• 维护代码时，可以更好的掌握代码思路

日常使用的简单泛型

泛型字典

static Dictionary<string, int> CountWords(string text)

{

Dictionary<string, int> frequencies;

frequencies = new Dictionary<string, int>();//创建从单词到频率的新映射

string[] words = Regex.Split(text, @"w+");//将文本分解为单词

foreach (string word in words)//添加或更新映射

{

if (frequencies.ContainsKey(word))

{

frequencies[word]++;

}

else

{

frequencies[word] = 1;

}

}

return frequencies;

 

}

#region 3—1，统计文本单词数

string text = @"Do you like greem eggs and Ham? I do not like them, Sam-i-AM";

Dictionary<string, int> frequencies = CountWords(text);

foreach (KeyValuePair<string, int> entry in frequencies)//打印映射中的每个键/值对

{

string word = entry.Key;

int frequency = entry.Value;

Console.WriteLine("{0}:{1}", word, frequency);

}

#endregion

泛型类型和类型参数

泛型两种形式：泛型类型（类，接口，委托，结构）和泛型方法

类型参数是真实类型的占位符。Dictionary<TKey, TValue>//TKey, TValue类型参数。 Dictionary<string, int>//string,int类型实参

没有为泛型类型参数提供类型实参，那么就是一个未绑定泛型类型

如果指定了类型实参，就是一个已构造类型。已构造类型可以是开发或封闭的，开放类型还包括一个类型参数，封闭类型每个部分都是明确的

可以认为封闭类型拥有开放类型的API。

泛型方法和判读泛型声明

static double TakeSquareRoot(int x)//平方根3-2返回

{

return Math.Sqrt(x);

}

#region 3-2List<T>.ConcertAll<TOutput>

List<int> integer = new List<int>();//创建并填充整个列表

integer.Add(1);

integer.Add(2);

integer.Add(3);

integer.Add(4);

Converter<int, double> converter = TakeSquareRoot;//创建委托

List<double> doubles;

doubles = integer.ConvertAll<double>(converter);//调用泛型方法来转换列表

foreach (double d in doubles)

{

Console.WriteLine(d);

}

#endregion

在非泛型方法中实现泛型方法

static List<T> MakeList<T>(T first, T second)

{

List<T> list = new List<T>();

list.Add(first);

list.Add(second);

return list;

}

List<string> list = MakeList<string>("Line 1", "Line 2");

List<string> list1 = MakeList("Line 1", "Line 2");//类型推断：只适用于泛型方法，不适用于泛型类型

Console.WriteLine(list.Capacity);

foreach (string i in list)

{

Console.WriteLine(i);

}

深化与提高

类型约束

类型参数可以被指定为任意类型时，它们未被约束

引用类型约束

确保使用的类型实参是引用类型。类型实参任何类，接口，委托，或已知是引用类型的另一个类型参数。

struct TefSample1<T> where T : class//引用类型约束,使用这种方式约束一个类型实参后，可以用==和！=来比较引用（包括NULL）

{

 

}

值类型约束

确保使用的类型实参是值类型，包括枚举，但是将可空类型排除在外

class TefSample<T> where T : struct//值类型约束,使用这种方式约束一个类型实参后，不可以用==和！=来比较

{

 

}

构造函数类型约束

必须是所有类型参数的最后一个约束，它检查是否有一个可用创建类型实例的无参构造函数。所有值类型都有一个默认的无参构造函数，而且显示声明的构造函数和无参构造函数是用相同的语法来调用的。

public static T CreateUbstance<T>() where T : new()//检查类型实例是否有一个可用于创建类型实例的构造函数

{

return new T();

}

T为int和object都是有效的，但T为string是无效的，因为string没有一个无参构造函数

转换类型约束

可以规定一个类型实参必须可以转换成另一个类型实参

class Sample<T> where T : Stream//转换类型约束

{

 

}

Sample<Stream> s = new Sample<Stream>();

组合约束

class Sqmple<T, U>

where T : class

where U : struct,T//组合约束，每一个值类型都有一个构造函数，假如已经有了一个值类型约束，就不允许在有构造函数约束

{

 

}

//指定多个接口，但只能指定一个类

class Sample2<T> where T : Stream, IEnumerable<string>, IComparable<int>

{

 

}

泛型方法类型实参的类型推断

类型推断只适用于泛型方法，不适用于泛型类型

实现泛型

默认值表达式

//3-4将一个值与类型默认值比较

static int CompaerToDefault<T>(T value) where T : IComparable<T>

{

return value.CompareTo(default(T));

}

#region 3-4以一个泛型方式将一个给定的值和一个默认值比较

Console.WriteLine(CompaerToDefault("x"));

Console.WriteLine(CompaerToDefault(10));

Console.WriteLine(CompaerToDefault(0));

Console.WriteLine(CompaerToDefault(-10));

Console.WriteLine(CompaerToDefault(DateTime.MinValue));

#endregion

直接比较

static bool AreReferencesEqual<T>(T first, T second) where T : class

{

return first == second;

}

#region 3-5 用==和！=进行引用比较

string name = "Jon";

string intro1 = "My name is" + name;

string intro2 = "My name is" + name;

Console.WriteLine(intro1 == intro2);

Console.WriteLine(AreReferencesEqual(intro1, intro2));

#endregion

对==进行重载，AreReferenxesEqual使用object

表示一对值

#region 表示一对值的泛型类

public sealed class Pair<T1, T2> : IEquatable<Pair<T1, T2>>

{

//每个封闭类型都有它自己的静态集

private static readonly IEqualityComparer<T1> FirstComparer = EqualityComparer<T1>.Default;

private static readonly IEqualityComparer<T2> SecondComparer = EqualityComparer<T2>.Default;

 

private readonly T1 first;

private readonly T2 second;

 

public Pair(T1 first, T2 second)

{

this.first = first;

this.second = second;

}

 

public T1 First { get { return first; } }

 

public T2 Second { get { return second; } }

 

public bool Equals(Pair<T1, T2> other)

{

return other != null && FirstComparer.Equals(this.First, other.First) && SecondComparer.Equals(this.Second, other.Second);

}

 

public override bool Equals(object obj)//重写

{

return base.Equals(obj as Pair<T1, T2>);

}

 

public override int GetHashCode()

{

return FirstComparer.GetHashCode(first) * 37 + SecondComparer.GetHashCode(second);

}

 

}

#endregion

#region 使用泛型方法的非泛型类型进行推断

public static class Pair

{

public static Pair<T1, T2> Of<T1, T2>(T1 first, T2 second)

{

return new Pair<T1, T2>(first, second);

}

}

#endregion

#region 表示一对值的泛型类

Pair<int, string> pair = new Pair<int, string>(10, "value");

#endregion

 

#region 使用泛型方法的非泛型类型进行推断

Pair<int, string> pair1 = Pair.Of(10, "VALUE");//类型推断根据方法进行，对于每一个方法实参，都尝试推断泛型方法的一些实参(简单推断技术)，对于泛型方法要么推断要么全部显示指定。

 

#endregion

高级泛型

静态字段和静态构造函数

每个封闭的类型都有它自己的静态字段集

#region 3-8 证明不通的封闭类型具有不同的静态字段

//每个封闭类型有一个静态字段

TypeWithField<int>.field = "First";

TypeWithField<string>.field = "Secind";

TypeWithField<DateTime>.field = "Third";

 

TypeWithField<int>.PrinfField();

TypeWithField<string>.PrinfField();

TypeWithField<DateTime>.PrinfField();

#endregion

class TypeWithField<T>

{

public static string field;

public static void PrinfField()

{

Console.WriteLine(field + ":" + typeof(T).Name);

}

}

一个泛型类型可能嵌套在另一个泛型类型中，而且一个类型可能有多个泛型参数。

#region 3-9 嵌套泛型类型的静态构造函数

Outer<int> o = Outer.Of<int>();

 

Outer<int>.Inner<String, DateTime>.DummyMethod();

Outer<string>.Inner<int, int>.DummyMethod();

Outer<object>.Inner<string, object>.DummyMethod();

Outer<string>.Inner<string, object>.DummyMethod();

Outer<object>.Inner<object, string>.DummyMethod();

Outer<int>.Inner<string, DateTime>.DummyMethod();//任何封闭类型的构造函数只执行一次

 

#endregion

public class Outer<T>

{

public class Inner<U, V>

{

static Inner()

{

Console.WriteLine("Outer<{0}>.Inner<{1},{2}>",

typeof(T).Name,

typeof(U).Name,

typeof(V).Name);

}

public static void DummyMethod() { }

}

}

JIT编译器如果处理泛型

JIT为每个以值类型作为类型实参的封闭类型都创建不同的代码，所有使用引用类型作为类型实参的封闭类型都共享本地代码（所有引用都具有相同的大小。32位CLR上是4字节，64位CLR上是8字节）栈上一个引用所需空间始终相同。

ArrayList中，需要对每个字节进行装箱。

在32位CLR上：

ArrayList：8字节对象开销，4字节（1字节）数据本身，引用4字节

Liat<byte>：2字节（数据实际1字节）

泛型迭代

使用foreach，需要将集合的类型实参作为迭代变量类型使用

#region 3-10

class CountingEnumerable : IEnumerable<int>

{

public IEnumerator<int> GetEnumerator()//隐式实现IEnumerable<T>

{

return new CountingEnumerator();

}

IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()//显示实现IEnumerable

{

return GetEnumerator();

}

 

}

 

class CountingEnumerator : IEnumerator<int>

{

int current = -1;

 

public bool MoveNext() //接口IEnumerator的实现，将枚举数推进到集合的下一个元素。

{

current++;

return current < 10;

}

 

public int Current { get { return current; } }//隐式实现IEnumerator<T>.Current

 

object IEnumerator.Current { get { return Current; } }//显示实现IEnumerator.Current

 

public void Reset() //接口IEnumerator的实现,将枚举数设置为其初始位置，该位置位于集合中第一个元素之前。

{

current = -1;

}

 

public void Dispose() { }//接口IDisposable，执行与释放或重置非托管资源相关的应用程序定义的任务。

}

#endregion

#region 3-10 一个完整的泛型枚举

CountingEnumerable counter = new CountingEnumerable();

foreach (int x in counter)//foreach会自动负责Dispose调用事项，用于结束迭代时释放资源

{

Console.WriteLine(x);

}

#endregion

反射和泛型

1.对泛型使用typeof

typeof可以通过两种方式作用于泛型类型——获取泛型定义和获取特定的构造函数

#region 3-11对类型参数使用tupeof操作符

DemonstrateTypeof<int>();

#endregion

#region 3-11

static void DemonstrateTypeof<X>()

{

Console.WriteLine(typeof(X));//显示方法的类型参数

 

Console.WriteLine(typeof(List<>));//显示泛型类型

Console.WriteLine(typeof(Dictionary<,>));

 

Console.WriteLine(typeof(List<X>));//显示封闭类型（使用了类型参数）

Console.WriteLine(typeof(Dictionary<string, X>));

 

Console.WriteLine(typeof(List<long>));//显示封闭类型

Console.WriteLine(typeof(Dictionary<long, Guid>));

 

Console.WriteLine(typeof(Pair<,>));

Console.WriteLine(typeof(TypeWithField<>));

}

#endregion

在IL中，类型参数的数量是在框架所用的完整类型名称中指定的，在完整类型名称之后，会添加一个‘，然后是参数数量。

2.System。Type的属性和方法

任何特定的类型中有一个Type对象

#region 获取泛型和以构造Type对象的各种方式

string listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1";//System.Collections.Generic.List`1

 

Type defByName = Type.GetType(listTypeName);

 

Type closedByName = Type.GetType(listTypeName + "[System.String]");//将类型实参放入方括号中

Type closeByMethod = defByName.MakeGenericType(typeof(string));

Type closedByTypeof = typeof(List<string>);

 

Console.WriteLine(closeByMethod == closedByName);

Console.WriteLine(closedByName == closedByTypeof);

 

Type defByTypeof = typeof(List<>);

Type defByMethod = closedByName.GetGenericTypeDefinition();

 

Console.WriteLine(defByMethod == defByName);

Console.WriteLine(defByName == defByTypeof);

#endregion

返回4次true