简介

C# 中的泛型是一种强大的特性，允许你编写可重用的代码，而不必为不同的数据类型编写多个版本。通过泛型，你可以创建类、方法和接口，以便它们可以在编译时指定具体的数据类型。这使得代码更加灵活、类型安全，并且可以提高性能。

案例

泛型允许我们编写代码时指定类型参数，以便在运行时使用不同的实际类型。假设我们有一个简单的需求：实现一个数组的查找最大值功能。我们可以比较使用泛型前后的实现

不使用泛型

public class NonGenericMaxFinder
{
    public int FindMaxInt(int[] array)
    {
        if (array == null || array.Length == 0)
            throw new ArgumentException("Array cannot be null or empty.");

        int max = array[0];
        foreach (int num in array)
        {
            if (num > max)
                max = num;
        }
        return max;
    }

    public double FindMaxDouble(double[] array)
    {
        if (array == null || array.Length == 0)
            throw new ArgumentException("Array cannot be null or empty.");

        double max = array[0];
        foreach (double num in array)
        {
            if (num > max)
                max = num;
        }
        return max;
    }

    // More methods for other types if needed...
}

使用泛型

public class GenericMaxFinder<T> where T : IComparable<T>
{
    public T FindMax(T[] array)
    {
        if (array == null || array.Length == 0)
            throw new ArgumentException("Array cannot be null or empty.");

        T max = array[0];
        foreach (T item in array)
        {
            if (item.CompareTo(max) > 0)
                max = item;
        }
        return max;
    }
}

在这个例子中，GenericMaxClass<T>是一个泛型类，其中的T是类型参数。在实例化时，您可以指定T的具体类型。使用泛型后，我们只需要一个通用的方法来处理各种类型的数组，而不需要为每种类型编写单独的方法，这使得代码更加简洁。

泛型约束

泛型约束允许对泛型类型参数进行更严格的限制。例如，可以使用where子句来指定类型参数必须是特定类型、必须实现特定接口或必须具有无参构造函数等。以下是一个示例：

public class GenericClass<T> where T : IComparable
{
    // 泛型类体
}

在这个示例中，T必须实现IComparable接口。还可以使用where T : struct来指定T必须是值类型。

泛型方法

除了泛型类之外，C#还支持泛型方法。这使得可以在方法级别使用泛型。以下是一个示例：

public class GenericMethodExample
{
    public T Max<T>(T first, T second) where T : IComparable
    {
        return first.CompareTo(second) >= 0 ? first : second;
    }
}

在这个示例中，Max方法是一个泛型方法，它接受两个参数并返回较大的那个。T被约束为实现IComparable接口的类型。

泛型委托

C#中的委托也可以是泛型的，这使得可以定义可重用的委托类型，而不必为每种类型都定义一个新的委托类型。以下是一个示例：

public delegate T Transformer<T>(T arg);

这里，Transformer<T>是一个泛型委托，它接受一个类型为T的参数并返回相同类型的结果。

三大特性

1. 类型安全性（Type Safety）

泛型提供了在编译时进行类型检查的机制，这意味着可以在编译时捕获类型不匹配的错误。使用泛型，可以在编写代码时指定类型参数，并且编译器会确保在使用这些参数时类型的一致性。这有助于防止在运行时出现类型转换错误或无效操作，提高了代码的可靠性和安全性。

2. 代码重用性（Code Reusability）

泛型允许编写可重用的通用代码，这意味着可以编写一次代码，然后在不同的数据类型上重复使用它。通过泛型，可以创建适用于多种类型的类、方法、接口和委托等组件，而不必针对每种类型都编写单独的代码。这样可以减少代码重复，提高了代码的可维护性和可扩展性。

3. 性能优化（Performance Optimization）

泛型在一定程度上可以提高代码的性能。由于泛型在编译时生成特定类型的代码，避免了装箱（boxing）和拆箱（unboxing）操作，从而减少了在运行时的性能开销。此外，泛型还可以减少由于类型转换和运行时类型检查而产生的额外开销。因此，泛型在某些情况下可以提高代码的执行效率。