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> 泛型概述
- 泛型不仅是C#编程语言的一部分，而且与程序集中的IL代码紧密地集成。有了泛型，就可以创建独立于被包含类型的类和方法。
 **泛型的优点**
- 性能
- 类型安全性
- 二进制代码重用
- 代码的扩展
- 命名约定
**性能**
- 对值类型使用非泛型集合类，在把值类型转换为引用类型，和把引用类型转换为值类型时，需要进行装箱和拆箱操作。
- 值类型存储在栈上，引用类型存储在堆上。C#类时引用类型，结构是值类型。.NET很容易把值类型转换为引用类型，所以可以在需要对象（对象是引用类型）的任意地方使用值类型。
- 从值类型转换为引用类型称为装箱。

**命名约定**
- 泛型类型的命名规则
    - 泛型类型的名称用字母T作为前缀
    - 如果没有特殊要求，泛型类型允许用任意类替代，且只使用一个泛型类型，就可以用字符T作为泛型类型的名称。
     ```
     public class List<T>{}
     public class LinkedList<T>{}
     ```
     - 如果泛型类型有特定的要求，或者使用了两个或多个泛型类型，就应给泛型类型使用描述性的名称：
     ```
     public delegate void EventHandle<TEventArgs>(object sender,TEventArgs e);
     public delegate TOutput Converter<TInput,TOutput>(TInput from);
     public class SortedList<TKey,TValue>{}
     ```

> 创建泛型类
-  在链表中，一个元素引用下一个元素。所以必须创建一个类，它将对象封装在链表中，并引用下一个对象。
-  类LinkedListNode包含一个属性value，该属性用构造函数初始化。另外，LinkedListNode类包含对链表中下一个元素和上一个元素的引用，这些元素都可以从属性中访问。
```
public class LinkedListNode
{
    public LinkedListNode(object value)
    {
        Value=value;
    }
    public object Value{get;private set;}
    public LinkedListNode Next{get;internal set;}
    public LinkedListNode Prev{get;internal set;}
}
```
- LinkedList类包含LinkedListNode类型的First和Last属性，它们分别标记了链表的头尾。AddLast()方法在链表尾添加一个新元素。首页创建一个LinkedListNode类型的对象。如果链表是空的，First和Last属性就设置为该新元素；否则，就把新元素添加为链表中的最后一个元素。通过实现GetEnumerator()方法，可以用foreach语句遍历链表。GetEnumerator()方法使用yield语句创建一个枚举器类型。
```
public class LinkedList:IEnumerable
{
    public LinkedListNode First{get;private set;}
    public LinkedListNode Last{get;private set;}

    public LinkedListNode AddLast(object node)
    {
        var newNode=new LinkedListNode(node);
        if(First==null)
        {
            First=newNode;
            Last=First;
        }
        else
        {
            LinkedListNode previous=Last;
            Last.Next=newNode;
            Last=newNode;
            Last.Prev=previous;
        }
        return newNode;
    }
    public IEnumerator GrtEnumerator()
    {
        LinkedListNode current =First;
        while(current!=null)
        {
            yield return current.Value;
            current=current.Next;
        }
    }

}
```
> 创建链表的泛型版本
- LinkedListNode 类用一个泛型类型T声明。属性Value的类型是T，而不是object。构造函数也变为可以接受T类型的对象。也可以返回和设置泛型类型，所以属性Next和Prev的类型是LinkedLisTNode<T>
```
public class LinkedListNode<T>
{
    public LinkedListNode(T value)
    {
        Value=value;
    }
    public T Value{get;private set;}
    public LinkedListNode<T> Next{get;internal set;}
    public LinkedListNode<T> Prev{get;internal set;}
}


public class LinkedList<T>:IEnumerable<T>
{
    public LinkedListNode<T>Frist{get;private set;}
    public LinkedListNode<T>Last{get;private set;}

    public LinkedListNOde<T>AddLast(T node)
    {
        var newNode=new LinkedListNode<T>(node);
        if(First==null)
        {
            First=newNode;
            Last=First;
        }
        else
        {
            LinkedListNode<T>previous=Last;
            LAst.Next=newNode;
            Lsat=newNode;
            Last.Prev=previous;
        }
        return newNode;
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
        LinkedListNode<T>current=First;
        while(current!=null)
        {
            yield return current.Value;
            current=current.Next;
        }
    }
    IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()=>GetEnumerator();
}
```
- 使用泛型LinkedList<T>,可以用int类型实例化它，且无需装箱操作。如果不使用AddLast()去传递int，就会出现一个编译器错误。使用泛型IEnumerable<T>,foreach语句也是类型安全的，如果foreach语句中的变量不是int，就会出现一个编译器错误
```
var list2=new LinkedList<int>();
list2.AddLast(1);
list2.AddLAst(3);
list2.AddLAst(5);

foreach(int i in list2)
{
    WriteLine(i);
}
对于字符串类型使用泛型LinkList<T>,将字符串传递给AddLast（）方法。
var list3=new LinkedList<string>();
list3.AddLast("2")；
list3.AddLast("four");
list3.AddLast("foo");

foreach(string s in list3)
{
    WriteLine(s);
}
```
- 每个处理对象类型的类都可以有泛型实现方式，另外，如果类使用了层次结构，泛型就非常有助于消除类型强制转换操作


> 泛型类的功能
- 默认值
- 约束
- 继承
- 静态成员

**默认值**
- 给DocumentManager<T>类添加一个GetDocument()方法。在这个方法中，应把类型T指定为null。但是，不能把null赋予泛型类型。原因是泛型类型也可以实例化值类型，而null只能用于引用类型。为了解决这个问题，可以使用default关键字。通过default关键字，将null赋予引用类型，将0赋予值类型。
```
public T GetDocument()
{
    T doc =default(T);
    lock(this)
    {
        doc=documentQueue.Dequeue();
    }
    return doc;
}
```

**约束**
- 如果泛型类需要调用泛型类型中的方法，就必须添加约束
- 对于DocumentManager<T>,文档的所有标题应在DisplayAllDocuments()方法中显示。Document类实现带有Title和Content属性的IDocument接口
```
public interface IDocument
{
    string Title{get;set;}
    string Content{get;set;}
}
public class Document:IDocument
{
    public Document()
    {

    }
    public Document(string title,string content)
    {
        Title=title;
        Content=content;
    }
    public string Title{get;ste;}
    public string Content{get;set;}
}
- 要使用DocumentManager<T>类显示文档，可以将类型T强制转换为IDocument接口，以显示标题

public void DisplayAllDocuments()
{
    foreach(T doc in documentQueue)
    {
        WriteLine(((IDocument)doc).Title);
    }
}
```
- 如果类型T没有实现IDocument接口，这个类型强制转换就会导致一个运行时异常。最好给DocumentManager<TDocument>类定义一个约束：TDocument类型必须实现IDocument接口。
- 为了在泛型类型的名称中制定该要求，将T改为TDocument。where子句指定了实现IDocument接口的需求
```
public class DocumentManager<TDocument> where TDocument:IDocument
{
    public void DisplayAllDocuments()
    {
        foreach (TDocument doc in documentQueue)
        {
            WriteLine(doc.Title);
        }
    }
}
```
- 在main()方法中，用Document类型实例化DocumentManager<TDocument>类，而Document类型实现了需要的IDocument接口。接着添加和显示新文档，检索其中一个文档
```
public static void Main()
{
    var dm=new DocumentManager<Document>();
    dm.AddDocument(new Document("Title A","Sample A"));
    dm.AddDocument(new Document("Title B","Sample B"));

    dm.DisplayAllDocuments();

    if(dm.IsDocumentAvailable)
    {
        Document d=dm.GetDocument();
        WriteLine(d.Content);
    }
}
DocumentMAnager现在可以处理任何实现了IDocument接口的类。
```
- where T：struct  ：对于结构约束，类型T必须是值类型
- where T：class   ：类约束指定类型T必须是引用类型
- where T：IFoo    ：指定类型T必须实现接口IFoo
- where T：Foo     ：指定类型T必须派生自基类Foo
- where T：new()   :这是一个构造函数约束，指定类型T必须有一个默认构造函数
- where T1：T2     ：这个约束也可以指定，类型T1派生自泛型类型T2



**继承**
前面创建的LinkedList<T>类实现了IEnumerable<T>接口
```
public class LinkedList<T>:IEnumerable<T>
{
    //泛型类型可以实现泛型接口，也可以派生自一个类。泛型类可以派生自泛型基类
}
public class Base<T>
{

}

public class Derived<T>:Base<T>
{

}
其要求是必须重复接口的泛型类型，或者必须指定基类的类型

public class Base<T>
{

}
public class Derived<T>:Base<string>
{}
```
- 派生类可以是泛型类或非泛型类。例如，可以定义一个抽象的泛型基类，它在派生类中用一个具体的类实现。这允许对特定类型执行特殊的操作
```
public abstract class Calc<T>
{
    public abstract T Add(T x,T y);
    public abstract T Sub(T x,T y);
}
public class IntCalc:Calc<int>
{
    public override int Add(int x,int y)=>x+y;
    public override int Sub(int x,int y)=>x-y;
}
```
还可以创建一个部分的特殊操作，如从Query中派生StringQuery类，只定义一个泛型参数，如字符串TResult。要实例化StringQuery，只需要提供TRequest
```
public class Query<TRequest,TResult>
{}
public StringQuery<TRequest>:Query<TRequest,string>
{}
```

**静态成员**
- 泛型类的静态成员需要特别关注。泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。
```
public class StaticDemo<T>
{
    public static int x;
}
由于同时对一个string类型和一个int类型使用StaticDemo<T>le类，因此存在两组静态字段：
StaticDemo<string>.x=4;
StaticDemo<int>.x=5;
WriteLine(StaticDemo<string>.x)；
```


> 泛型接口的协变
- 如果泛型类型用out关键字标注，泛型接口就是协变得。这也意味着返回类型只能是T。接口IIndex与类型T是协变得，并从一个只读索引器中返回这个类型
```
public interface IIndex<out T>
{
    T this[int index]{get;}
    int Count{get;}
}
IIndex<T>接口用RectangleCollection类来实现。RectangleCollection类为泛型类型T定义了Rectangle
```

>泛型接口的抗变
- 如果泛型类型用in关键字标注，泛型接口就是抗变。这样，接口只能把泛型类型T用作其方法的输入
```
public interface IDisplay<in T>
{
    void Show(T item);
}
```
- ShapeDisplay 类实现IDisplay<Shape>,并使用Shape对象作为输入参数
```
public class ShapeDisplay:IDisplay<Shape>
{
    public void Show(Shape s)=> WriteLine($"{s.GetType().Name}Width:{s.Width},Height:{s.Height}");
}
```

> 泛型方法
- 在泛型方法中，泛型类型用方法声明来定义。泛型方法可以在非泛型类中定义.
- Swap<T>()方法把T定义为泛型类型，该泛型类型用于两个参数和一个变量temp：
```
void Swap<T>(ref T x,ref T y)
{
    T temp;
    temp=x;
    x=y;
    y=temp;
}
把泛型类型赋予方法调用，就可以调用泛型方法：
int i=4;
int j=5;
Swap<int>(ref i,ref j);

```
但是，因为C#编译器会通过调用Swap()方法来获取参数的类型，所以不需要把泛型类型赋予方法调用。泛型方法可以像非泛型方法那样调用：
```
int i=4;
int j=5;
Swap(ref i,ref j)
```
> 泛型方法示例
- 使用包含Name和Balance属性的Account类
```
public class Account
{
    public string Name{get;}
    public decimal Balance{get;private set;}

    public Account(string name,Decimal balance)
    {
        Name=name;
        Balance=balance;
    }
}
- 其中应累加余额的所有账户操作都添加到List<Account>类型的账户列表中
var accounts=new List<ACcount>()
{
    new Account("Christian",1500),
    new Account("Stephanie",2200),
    new Account("Angela",1800),
    new Account("Matthias",2400)
};
```
- 累加所有Account对象的传统方式是用foreach语句遍历所有的Account对象。
- 如下所示。foreach语句使用IEnumerable接口迭代集合的元素，所以AccumulateSimple()方法的参数是IEnumerable类型。foreach语句处理实现IEnumerable接口的每个对象。这样，AccumulateSimple()方法就可以用于所有实现IEnumerable<Account>接口的集合类。在这个方法的实现代码中，直接访问Account对象的Balance属性
```
public static class Algorithms
{
    public static decimal AccumulateSimple(IEnumrable<Account>source)
    {
        decimal sum=0;
        foreach(Account a in source)
        {
            sum+=a.Balance;
        }
        return sum;
    }
}

decimal amount =Algorithms.AccumulateSimple(accounts);
```