C#泛型

泛型（Generics）是C#中的一个重要特性，它允许您编写灵活、类型安全且可重用的代码。下面我将详细介绍泛型的概念、使用方法及其在C#中的实现细节。

泛型的基本概念

1. 什么是泛型？

泛型是一种允许您定义类型参数的机制，这些类型参数可以在编译时由具体的类型替换。这样，您可以编写一个通用的类或方法，然后在使用时指定具体的类型，从而获得类型安全和性能优势。

2. 为什么使用泛型？

• 类型安全：编译器会在编译阶段检查类型一致性，避免运行时错误。
• 代码重用：通过定义泛型类型或方法，可以编写一次代码并应用于多种数据类型。
• 性能提升：避免了装箱和拆箱操作，减少了运行时的类型转换开销。

泛型的使用

1. 定义泛型类型

定义一个泛型类、接口或结构体时，需要在类型声明后面加上类型参数列表，使用尖括号 <T> 来指定类型参数。

public class Stack<T>
{
    private T[] elements;
    private int top;

    public void Push(T item)
    {
        // 添加元素到堆栈
    }

    public T Pop()
    {
        // 移除并返回顶部元素
        return default(T);
    }
}

2. 定义泛型方法

在方法声明后面加上类型参数列表，可以创建泛型方法。

public static T Max<T>(T x, T y)
{
    return x.CompareTo(y) > 0 ? x : y;
}

3. 使用泛型

要使用泛型类型或方法，您需要在实例化或调用时提供具体的类型。

Stack<int> intStack = new Stack<int>();
int maxInt = Max(3, 5);

Stack<string> stringStack = new Stack<string>();
string maxString = Max("hello", "world");

泛型约束

为了确保泛型类型或方法能够正确工作，您可以对类型参数添加约束。这可以限制泛型类型参数的有效范围。

• where 关键字：用于指定类型约束。
• class 或 struct：限制类型参数只能是引用类型或值类型。
• new()：要求类型参数必须有一个公共的无参数构造函数。

public class Example<T> where T : new()
{
    public T CreateInstance()
    {
        return new T();
    }
}

• 接口或基类：要求类型参数必须实现某个接口或继承自某个基类。

public class Example<T> where T : IComparable<T>
{
    public void Sort(List<T> list)
    {
        // 可以安全地使用 IComparable 接口
    }
}

泛型和接口

您可以定义泛型接口，也可以在接口中使用泛型。

public interface IComparer<T>
{
    int Compare(T x, T y);
}

public class StringComparer : IComparer<string>
{
    public int Compare(string x, string y)
    {
        return x.CompareTo(y);
    }
}

泛型和继承

泛型类型可以继承自非泛型类型，也可以作为泛型类型的一部分。

public class BaseClass { }
public class GenericClass<T> : BaseClass { }

public class DerivedGenericClass<T> : GenericClass<T> { }