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> { }