《CLR Via C# 第3版》笔记之（十四） - 泛型高级
为了更好的利用泛型，现将泛型的一些高级特性总结一下。
主要内容：
- 泛型的协变和逆变
- 泛型的参数的约束
1. 泛型的协变和逆变
对于泛型参数(一般用T表示)，指定了类型之后。就只能识别此类型，面向对象中的继承并不适用泛型参数，比如T指定为ClassA，尽管ClassB是ClassA的子类，也不能代替ClassA来作为泛型参数。
但是，利用泛型的协变和逆变之后，我们可以写出更加灵活的泛型代码，避免不必要的强制转型操作。
首先看下面的示例代码：
using System;
class CLRviaCSharp_14
{
// 泛型委托，其中委托的参数和返回值都是泛型
public delegate TResult Print<T, TResult>(T arg);
static void Main(string[] args)
{
ClassA a = new ClassA();
ClassB b = new ClassB();
ClassC c = new ClassC();
Print<ClassB, ClassB> p1 = new Print<ClassB, ClassB>(Show);
// 此处无法赋值，会报错
Print<ClassC, ClassB> p2 = p1;
Console.WriteLine(p2(c).ToString());
// 此处无法赋值，会报错
Print<ClassB, ClassA> p3 = p1;
Console.WriteLine(p3(b).ToString());
Console.ReadKey();
}
static ClassB Show(ClassB b)
{
return (ClassB)b;
}
}
class ClassA
{
public override string ToString()
{
return "This is Class A!";
}
}
class ClassB : ClassA
{
public override string ToString()
{
return "This is Class B!";
}
}
class ClassC : ClassB
{
public override string ToString()
{
return "This is Class C!";
}
}
上面有两处地方无法编译通过，分别是
1. p2的参数类型ClassC无法转换为p1的参数类型ClassB
2. p1的返回值类型ClassB无法转换为p3的返回值类型ClassA
上面这2点其实都是 子类=>父类 的过程，在C#中是很自然的转换。
通过泛型的协变和逆变，也可以实现上面的转换。
上面的代码只需改动一行就可以编译成功，即改变其中委托的定义，加入协变和逆变的关键字in和out
// 泛型委托，其中委托的参数和返回值都是泛型
// in表示逆变， 即输入参数的类型可由基类改为派生类
// out表示协变，即返回值类型可以由派生类改为基类
public delegate TResult Print<in T, out TResult>(T arg);
这里需要强调一点的是，不管协变和逆变，其本质都是子类代替父类，并没有违反面向对象的Liscov原则。
首先看逆变，因为参数类型由基类变成了派生类，那么函数内部的使用基类完成的操作都可以用派生类来替换。
再看协变，返回值由派生类变成了基类，那么函数内部原有返回派生类的操作都可以隐式转换为基类再返回。
通过协变和逆变，我们就可以不用修改函数(即上例中的Show函数)的前提下，使其支持多种泛型委托。
2. 泛型的参数的约束
泛型的约束不仅不会限制泛型的灵活性，反而会由于限制了泛型的类型，从而写出更有针对性的代码。
泛型的约束主要有3种：主要约束，次要约束，构造器约束。
2.1 主要约束
类型参数可以指定零个或一个主要约束。主要约束可以是一个引用类型，连个特殊的主要约束是class和struct
指定一个主要约束，相当于通知编译器：一个指定的类型实参要么是与约束类型相同的类型，要么是从约束类型派生的类型。
using System;
using System.IO;
class CLRviaCSharp_14
{
static void Main(string[] args)
{
GenericClassA<string> ga = new GenericClassA<string>(); // 正确
GenericClassA<int> ga1 = new GenericClassA<int>(); // 错误
GenericClassB<int> gb = new GenericClassB<int>(); // 正确
GenericClassB<string> gb1 = new GenericClassB<string>(); // 错误
GenericClassC<int> gc = new GenericClassC<int>(); // 错误
GenericClassC<string> gc1 = new GenericClassC<string>(); // 错误
GenericClassC<Stream> gc2 = new GenericClassC<Stream>(); // 正确
GenericClassC<FileStream> gc3 = new GenericClassC<FileStream>(); // 正确
Console.ReadKey();
}
}
// T必须是引用类型
class GenericClassA<T> where T : class
{
}
// T必须是值类型
class GenericClassB<T> where T : struct
{
}
// T必须是Stream类型或者Stream类型的派生类型
class GenericClassC<T> where T : Stream
{
}
2.2 次要约束
类型参数可以指定零个或多个次要约束。主要约束代表一个接口类型。
指定一个次要约束，相当于通知编译器：一个指定的类型实参要么是实现了指定接口的一个类型。
using System;
using System.IO;
class CLRviaCSharp_14
{
static void Main(string[] args)
{
// 错误，string实现了IComparable但是没有实现IDisposable
GenericClassD<string> gd = new GenericClassD<string>();
// 正确，ClassD既实现了IDisposable也实现了IComparable
GenericClassD<ClassD> gd1 = new GenericClassD<ClassD>();
// 错误，Stream实现了IDisposable但是没有实现IComparable
GenericClassD<Stream> gd2 = new GenericClassD<Stream>();
Console.ReadKey();
}
}
class GenericClassD<T> where T : IDisposable, IComparable
{
}
class ClassD : IDisposable, IComparable
{
#region IDisposable Members
public void Dispose()
{
throw new NotImplementedException();
}
#endregion
#region IComparable Members
public int CompareTo(object obj)
{
throw new NotImplementedException();
}
#endregion
}
3.3 构造器约束
类型参数可以指定零个或一个构造器约束。
指定一个构造器约束，相当于通知编译器：一个指定的类型实参是实现了公共无参构造器的非抽象类型。
using System;
using System.IO;
class CLRviaCSharp_14
static void Main(string[] args)
{
// 错误，Stream是抽象类型
GenericClassE<Stream> ge = new GenericClassE<Stream>();
// 错误，FileStream没有公共无参构造函数
GenericClassE<FileStream> ge1 = new GenericClassE<FileStream>();
// 正确，ClassE有公共默认无参构造函数，并且也是非抽象类型
GenericClassE<ClassE> ge2 = new GenericClassE<ClassE>();
Console.ReadKey();
}
static ClassB Show(ClassB b)
{
return (ClassB)b;
}
}
class GenericClassE<T> where T : new()
{
}
class ClassE
{
}
