C#中泛型的应用说明

2024-10-14 07:13:54

一、泛型概述

泛型的主要目的是提高代码的复用性和类型安全性，通过使用泛型，可以创建处理任何数据类型的类和方法，而无需为每种数据类型都编写一个单独的类或方法。同时，泛型还可以在编译时提供类型检查，从而避免在运行时出现类型错误。

二、泛型定义

在C#中，我们可以通过在类、接口、方法或委托的名称后面添加尖括号<>来定义泛型。尖括号中包含的类型参数可以是任何有效的C#类型，包括类、结构、接口、委托等。

2.1 泛型方法的声明

//实现string 转换为其他类型
public static T TypeConvert<T>(string val)
{
//代码首先检查传入的字符串val是否为空、空白或为null。如果是，则直接返回该类型的默认值（例如，对于引用类型，返回null；对于值类型，返回其默认值，如0或false）。
if (String.IsNullOrWhiteSpace(val))
return default(T);
//如果T是一个枚举类型，则使用Enum.Parse方法将字符串val解析为该枚举类型的值。true参数表示不区分大小写。
if (typeof(T).IsEnum)
return (T)Enum.Parse(typeof(T), val, true);
//如果T不是枚举类型，则使用Convert.ChangeType方法将字符串val转换为T类型。如果转换失败，会抛出异常。
return (T)Convert.ChangeType(val, typeof(T));
}

2.1.1.用途

这个方法的主要用途是提供一个通用的字符串到类型的转换功能，适用于各种不同的类型，包括但不限于基本数据类型、枚举类型和自定义类型。它简化了类型转换的代码，使得代码更加简洁和易于维护。

2.2.2.注意事项

a.异常处理：如果Convert.ChangeType方法无法将字符串转换为指定的类型，会抛出InvalidCastException异常。在实际使用中，可能需要添加异常处理代码来捕获并处理这种异常；

b.枚举类型转换：Enum.Parse方法在解析枚举值时，如果字符串val不匹配任何枚举成员，会抛出ArgumentException异常。因此，使用此方法时也需要考虑异常处理；

c.性能考虑：对于大量数据的转换，频繁调用此方法可能会影响性能。如果性能是一个关键考虑因素，可能需要寻找更高效的转换方法；

d.类型安全性：使用泛型方法时，编译器无法在编译时检查类型转换的正确性，因此需要在运行时处理可能的异常。

2.2 泛型方法的调用

int num = TypeConvert<int>("1");//将字符l类型的1转换成int 类型的数字1

三、泛型类和泛型接口

3.1 泛型类的声明

泛型类就是一个类可以实现多个类型的需求，常用的集合List<T> 就是一个泛型类，可以转到定义看到其声明 public class List<T> ，当然进行实例化的时候，必须要指定类型，List<string> names = new List<string>();

3.2 泛型接口

泛型接口，就是一个接口满足多个多个类型的需求。

//声明泛型接口 public interface GenericInterface<T>
{
}

四、泛型委托

泛型委托与普通的委托相比，它可以适应更多的类型，一般提供了两种泛型委托，一个是Action,无返回值，另一个是Func,带返回值。通常可以自定义泛型委托，如下所示：

public delegate void GenericDelegate <T>(T para);

五、泛型约束

虽然泛型允许我们使用任何类型作为类型参数，但有时候可能需要对类型参数进行一些限制。这时，可以使用泛型约束来实现。泛型约束可以在类、接口或方法的定义中指定，以限制类型参数的类型范围。

C#提供了多种泛型约束，包括：

where T : struct：约束类型参数必须是值类型。这确保了类型参数是如int、double、struct等值类型，而不是引用类型。
where T : class：约束类型参数必须是引用类型。这允许你指定类型参数必须是类、接口、委托或数组等引用类型。
where T : new()：约束类型参数必须有一个无参数的构造函数。这确保了你可以创建该类型的新实例，这在某些需要实例化对象的泛型方法或类中特别有用。
where T : BaseClass：约束类型参数必须是BaseClass或其派生类。这允许你指定类型参数必须是某个特定类的子类或该类本身，从而确保类型参数具有某些特定的方法或属性。
where T : IInterface：约束类型参数必须实现IInterface接口。这确保了类型参数具有接口中定义的所有方法和属性，这对于确保类型参数符合某种约定或标准非常有用。

在使用泛型约束时，可以在一个泛型定义中指定多个约束。例如，可以同时要求一个类型参数是某个类的子类，并且实现某个接口。但是，这些约束之间必须是逻辑上兼容的，否则编译器会报错。下面是一个使用泛型约束的示例：

        public class GenericList<T> where T : class, IComparable<T>
        {
            private List<T> items = new List<T>();//创建一个泛型列表来存储元素

            public void Add(T item)//添加元素的方法
            {
                items.Add(item);
            }

            public T GetMax()//获取最大值的方法
            {
                if (items.Count == 0)
                    throw new InvalidOperationException("List is empty.");

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

在这个示例中，定义了一个泛型类GenericList<T>，它接受一个类型参数T。使用where子句来约束T，要求它必须是引用类型（class），并且必须实现IComparable<T>接口。这样，就可以在GetMax方法中使用CompareTo方法来比较列表中的元素，从而找出最大值。如果类型参数不满足这些约束，编译器将报错。

六、泛型的优点

使用泛型可以带来以下优点：

代码复用：通过定义泛型，我们可以编写一次代码，然后将其用于处理任何类型的数据，从而减少了重复代码的编写。
类型安全：泛型可以在编译时进行类型检查，从而避免了在运行时出现类型错误。
性能：由于泛型在编译时会将类型参数替换为具体的类型，因此可以避免在运行时进行类型检查和装箱/拆箱操作，从而提高了性能。

七、泛型的限制和注意事项

虽然泛型带来了许多优点，但在使用时也需要注意一些限制和注意事项。如，泛型不能用于静态字段或属性，因为静态成员是与类型本身关联的，而不是与类型参数关联的。此外，泛型也不能用于值类型的数组创建，因为值类型在编译时需要确定其大小。另外，虽然泛型可以提高类型安全性，但在某些情况下可能会增加代码的复杂性。因此，在使用泛型时需要根据具体的需求和场景进行权衡和选择。

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