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C#高級靜態語言效率利器之泛型詳解_C#教程

作者:微小冷 ? 更新時間: 2023-06-21 編程語言

引入

所謂泛型,就是創建一個函數,對所有數據類型都生效。最常見的例子就是運算符,畢竟1+1=2,1.0+1.0=2.0,足以看出+是對多種數據類型起作用的。

但是,如想創建一個函數add(int a, int b),那么輸入add(1.0, 1.0)是肯定要報錯的,VS直接就給標紅了。

泛型的出現,就很好地解決了這個尷尬的問題

T add<T>(T a, T b) 
{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}

Console.WriteLine(add<int>(1, 1));
Console.WriteLine(add<double>(1.0, 1.0));

上面代碼中,T表示某種數據類型,在調用函數add時,根據add后面的<>加以聲明。

但如果就此就寫return a+b顯然也是不行的,因為+這種運算符并沒有對T進行重載,編輯器并不會允許兩種未知的類型相加。

這個時候就需要用到dynamic,用來讓編輯器放棄類型檢查,將任何可能發生的錯誤都留給運行階段。

最后,運行結果為

2
2

類型約束

dynamic用著確實爽,但后果就是責任自負,這玩意要是用在團隊協作的場合,簡直就是災難,畢竟并非所有對象都可以駕馭加法。

所以,C#的泛型,是可以被約束的泛型,關鍵就是where,將上述代碼寫為

T add<T>(T a, T b) where T : struct{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}

where T : struct表示T必須是數值類型的一種,所以編譯器的類型檢查仍會發揮作用,在調用add時,如果T不是數值類型,就會報錯。

C#一共有5種約束方案,列表如下

類別 條件
struct T必須是值類型
class T必須是引用類型
new() T必須有無參數的構造函數
基類名 T必須是基類或派生自基類
接口名 T必須是指定接口
裸類型

?不同類型的約束,或相同類型不同種類的約束,一般是可以混用的,如果不能混用,編譯器會提醒。比如struct幾乎不能和其他類型混用。如果new()參與了約束,則放在最后。

子類泛型

除了函數可以采用泛型,類當然也可以,不僅可以,而且還能繼承。

class MyList<T>
{
    public T[] a;
    public MyList(){}       //無參數的構造函數,用于繼承
    public MyList(int n){
        a = new T[n];
    }
    public T this[int index]{
        get => a[index];
        set => a[index] = value;
    }

???????}

MyList相當于是給數組套了一層殼,其構造函數并不存在什么難以理解的地方,唯一有些問題的可能是下面的索引器public T this[int index],這種寫法可以實現方括號形式的索引。

可以測試一下

var a = new MyList<int>(5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    a[i] = i;
    Console.WriteLine(a[i]);
}

結果就不粘貼了,接下來新建一個子類

class MyStack<T> : MyList<T>
{
    public MyStack(int n)
    {
        a = new T[n];
    }
    public T Pop()
    {
        T p = a[a.Length- 1];
        a = a[0..(a.Length-1)];
        return p;
    }
}

然后測試一下

var a = new MyStack<int>(3);
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    a[i] = i;
}

for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    Console.WriteLine(a.Pop());
}

結果為

2
1
0

常用的泛型數據結構

C#通過泛型定義了很多數據結構,例如在講解switch...case時提到的字典

Dictionary<int, string> card = new Dictionary<int, string>
{
    {1,"A" },
    {11, "J" },
    {12, "Q" },
    {13, "K" }
};

這種<U, V>的寫法,正是泛型的特點,其中U, V就是可以隨意聲明的變量。如果查看字典的類型參數,可以發現其定義方法是這樣的

public class Dictionary<TKey, TValue> : ICollection<KeyValuePair<TKey, TValue>>, ... where TKey : notnull

考慮到本節并不是為了將面向對象,所以字典繼承的那一大坨類就省略了,關鍵是where Tkey:notnull,也就是說,字典對鍵值對的要求只有一個,就是鍵不得為null。

除了字典之外,還有一些常見的數據結構采用了泛型,列表如下,沒事兒可以練習練習。

數據結構 說明 常用方法
List<T> 泛型列表 Add, Remove, RemoveAt
LinkedList<T> 雙端鏈表 AddFirst, AddLast, RemoveFirst, RemoveLast
Queue<T> 先進先出列表 Enqueue, Dequeue
Stack<T> 棧,先進后出 Push, Pop

泛型委托

委托,是函數的函數;泛型,可以讓函數的參數類型更加靈活,二者結合在一起,就是更加靈活的函數的函數,即泛型委托。

只要學過了泛型和委托,那么對泛型委托將毫無理解上的難度,回想前面定義的運算符委托

delegate int Op(int a, int b);

再回想定義泛型時的<T>,那么泛型委托可以非常簡單地定義出來

delegate T Op<T>(T a, T b);

然后就可以根據委托,建立一個泛型函數

T add<T>(T a, T b)
{
    dynamic d1 = a;
    dynamic d2 = b;
    return (T)(d1 + d2);
}
var addTest = new Op<int>(add<int>);
//也可以省略add后的<int>,寫成下面的形式
//var addTest = new Op<int>(add);
Console.WriteLine(addTest(3, 5));

運行之后控制臺出現了8,就是這么簡單。

原文鏈接:https://tinycool.blog.csdn.net/article/details/128918277

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