泛型的简单介绍

引言

本文使用一个简单的列表场景来说明泛型的重要性。

背景

C# 2.0 是一种功能强大的语言，具有一些有趣的特性，包括分部类、可空类型、匿名方法、泛型等等。

在所有这些特性中，我认为泛型尤其有趣，尤其是在处理列表或项目集合时。

在本文中，我将使用一个简单的列表场景来展示泛型的重要性。

简单定义

泛型是代码模板，允许开发人员在不引用特定数据类型的情况下创建类型安全的代码。

简单来说，泛型是具有占位符的类、结构、接口和方法，这些占位符用于它们存储或使用的一个或多个类型。

简单列表场景

考虑一个场景，您有两个值列表，即 `list1` 和 `list2`，其中 `list1` 包含整数值，`list2` 包含 `string`，如下所示：

List1 = {1,2,3,4} 
List2 = {"string1","string2","string3"} 

现在假设您想开发一个类，该类可用于存储任一列表项（`list1` 项或 `list2` 项）。

由于在 C# 中，整数和 `string` 都可以被视为“对象”，因此您决定您的类将存储一个对象数组，所以您创建了下面的代码中的类。

用作对象集合的类

// Use this class to store a collection of objects
    public class MyObjCollection
    {
        object[] items = new object[50]; // limit items
        int numitems = 0;
        public void Add(object item)
        {
            if (numitems + 1 < 50)
            {
                items[numitems] = item;
                numitems++;
            }
        }

       // This enables to retrieve an item by using mygencollection[2];
        public object this[int n]
        {
           get { return items[n]; }
        }
    }

现在，要使用此类存储 `list1` 项（整数），我们使用以下代码：

MyObjCollection objintcollection = new MyObjCollection(); 
objintcollection.Add(1); 
objintcollection.Add(2); 
objintcollection.Add(3); 
objintcollection.Add(4); 

注意：由于 `Add(object item)` 方法期望一个对象，因此除了整数之外，我们还可以将其他数据类型添加到此集合中。例如：

objintcollection.Add("string 1");

现在，如果我们想存储 `list2` 项，我们将有类似的​​代码，只是我们将实例命名不同：

MyObjCollection objstringcollection = new MyObjCollection(); 
objstringcollection.Add("string1"); 
objstringcollection.Add("string2");
objstringcollection.Add("string3");

系统仍然允许我们将非 `string` 值添加到此集合中，例如：

objstringcollection.Add(3); 

类型安全

我们可以将非整数值添加到存储 `list1` 值的集合中，也可以将非 `string` 值添加到存储 `list2` 值的集合中，这表明我们的集合不是类型安全的。

类型转换

要从任何这些集合中检索值，必须进行类型转换，例如：

Int value1 = (int)objintcollection[0];

或者

string str1 = (string)objstringcollection[0]; 

这是一个问题，因为类型转换会降低性能。

InvalidCastExceptions (无效类型转换异常)

即使您将整数值转换为 `string` 或反之亦然，C# 编译器也会始终编译；但是，您会在运行时收到一个异常。例如，以下代码会编译：

string value1 = (string)objintcollection[0];

但是请记住，您将整数存储在集合中，因此在运行时您将收到一个 `InvalidCastException`。为了认识到泛型在处理列表时的重要性，让我们考虑一个泛型类，它存储一个给定数据类型的泛型类型数组，而不是对象数组，如下面的代码所示：

泛型类存储给定数据类型的值的集合。

public class MyGenCollection<T> 
{ 
  T[] items = new T[50]; 
  int numitems = 0; 
  public void Add(T item) 
  {
    if (numitems + 1 < 50) 
    {
      items[numitems] = item; 
      numitems++; 
    }
  }
// This enables to retrieve an item by using mygencollection[2]; 
  public T this[int n] 
  { 
    get { return items[n]; } 
  }
}

注意：此类与对象集合类相似，但它没有对象集合，而是拥有一个泛型类型 `T` 的集合。在类声明中，即 `public class MyGenCollection<T>`，`<T>` 是一个占位符，`T` 是一个类型参数，将被替换为任何数据类型。假设您想使用上述类来存储 `list1` 项（整数），我们将使用以下代码：

MyGenCollection<int> intcollection = new MyGenCollection<int>(); 
intcollection.Add(1); 
intcollection.Add(2); 
intcollection.Add(3); 
intcollection.Add(4);

注意：在这种情况下，`Add(int item)` 方法只接受 `int` 类型的值，因此添加任何其他数据类型都会导致编译时错误。例如，以下代码将无法编译：

intcollection.Add("string 1"); 

要存储 `list2` 项（`string`），我们将如下实例化类：

MyGenCollection<string> stringcollection = new MyGenCollection<string>(); 
stringcollection.Add("string1"); 
stringcollection.Add("string2"); 
stringcollection.Add("string3"); 

考虑到您向系统指定了要在集合中存储的值的数据类型，这使得泛型集合类类型安全。

无需类型转换

另请注意，您无需键入转换从集合中检索的任何值。例如，以下代码足以检索整数集合的第一个项：

int value1 = intcollection[0]; 

无 InvalidCastExceptions (无效类型转换异常)

由于没有进行数据类型转换，因此消除了无效类型转换异常。

泛型方法

方法也可以使用泛型类型参数定义，例如：

public void doAction<T>(T argument) 
{} 

您也可以拥有：

public T doAction<T>(T argument) 
{}

`T` 是类型参数，在调用方法时可以指定，例如：

Myobject.doAction<int>(56); 

注意：由于类型 `T` 是泛型的，因此在方法体内可能无法执行某些特定于数据类型的操作，例如以下代码将无法编译：

public T GetSum<T>(T arg1, T arg2) 
{ 
  return arg1+arg2; 
} 

但是，通过继承，可以声明一个泛型 `abstract` 方法，并在实现方法时传递一个数据类型，例如：

public abstract class MyClassA<T> 
{ 
  public abstract T GetDifference (T arg1, T arg2); 
} 

public class MyClassB: MyClassA<int> //integer type specified 
{ 
  public int GetDifference(int arg1, int arg2)
  { 
    return arg1 - arg2; 
  } 
}

结论

泛型特别有用，尤其是当您希望开发可随时与任何数据类型一起使用的代码模板时。泛型也适用于编程的其他概念，包括继承，例如泛型接口、反射、远程处理、委托等。开发人员掌握泛型的工作方式很重要，以便开发出可维护、可扩展且性能良好的高级解决方案。

Phillip Walera
系统分析师/开发人员
Sharepoint Africa 创始人

历史

• 2007 年 4 月 24 日：初次发布