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1、 1 / 14 C#中的泛型1 / 14第第 1 章章 C#中的泛型中的泛型.Net 1.1 版本最受诟病的一个缺陷就是没有提供对泛型的支持。通过使用泛型，我们可以极大地提高代码的重用度，同时还可以获得强类型的支持，避免了隐式的装箱、拆箱，在一定程度上提升了应用程序的性能。本文将系统地为大家讨论泛型，我们先从理解泛型开始。1.1 理解泛型理解泛型1.1.1 为什么要有泛型？为什么要有泛型？我想不论大家通过什么方式进入了计算机程序设计这个行业，都免不了要面对数据结构和数据结构和算法算法这个话题。因为它是计算机科学的一门基础学科，往往越是底层的部分，对于数据结构或者算法的时间效率和空间效率的要求就
2、越高。比如说，当你在一个集合类型（例如 ArrayList）的实例上调用 Sort()方法对它进行排序时，.Net 框架在底层就应用了快速排序快速排序算法。.Net 框架中快速排序方法名称叫 QuickSort()，它位于 Array 类型中，这可以通过 Reflector.exe1工具查看到。我们现在并不是要讨论这个 QuickSort()实现的好不好，效率高还是不高，这偏离了我们的主题。但是我想请大家思考一个问题：如果由你来实现一个排序算法，你会怎么做？好吧，我们把题目限定得再窄一些，我们来实现一个最简单的冒泡排序（Bubble Sort）算法，如果你没有使用泛型的经验，我猜测你可能会毫不
3、犹豫地写出下面的代码来，因为这是大学教程的标准实现：public class SortHelperpublic void BubbleSort(int array) int length = array.Length;for (int i = 0; i = 1; j-) 1 你可以将它理解为查看.Net 框架源码的一个工具。2 / 14 C#中的泛型2 / 14/ 对两个元素进行交换if (arrayj = 1; j-) / 对两个元素进行交换if (arrayj = 1; j-) / 对两个元素进行交换if (arrayj = 1; j-) / 对两个元素进行交换if (arrayj pub
4、lic void BubbleSort(T array)/ 方法实现体我们在类名称的后面加了一个尖括号，使用这个尖括号来传递我们的占位符，也就是类型参数。接下来，我们来看看如何来使用它，当我们需要为一个 int 类型的数组排序时：SortHelper sorter = new SortHelper();int array = 8, 1, 4, 7, 3 ;sorter.BubbleSort(array);当我们需要为一个 byte 类型的数组排序时：SortHelper sorter = new SortHelper();byte array = 8, 1, 4, 7, 3 ;sorter.B
5、ubbleSort(array);相信你已经发觉，其实上面所做的一切实现了一个泛型类。这是泛型的一个最典型的应用，可以看到，通过使用泛型，我们极大地减少了重复代码，使我们的程序更加清爽，泛型类就类似于一个模板，可以在需要时为这个模板传入任何我们需要的类型。我们现在更专业一些，为这一节的占位符起一个正式的名称，在.Net 中，它叫做类型参数类型参数 （Type Parameter） ，下面一小节，我们将学习类型参数约束。7 / 14 C#中的泛型7 / 141.1.2 类型参数约束类型参数约束实际上，如果你运行一下上面的代码就会发现它连编译都通过不了，为什么呢？考虑这样一个问题，假如我们自定义一
6、个类型，它定义了书，名字叫做 Book，它含有两个字段：一个是int 类型的 Id，是书的标识符；一个是 string 类型的 Title，代表书的标题。因为我们这里是一个范例，为了既能说明问题又不偏离主题，所以这个 Book 类型只含有这两个字段：public class Book private int id;private string title;public Book() public Book(int id, string title) this.id = id;this.title = title;public int Id get return id; set id = val
7、ue; public string Title get return title; set title = value; 现在，我们创建一个 Book 类型的数组，然后试着使用上一小节定义的泛型类来对它进行排序，我想代码应该是这样子的：Book bookArray = new Book2;8 / 14 C#中的泛型8 / 14Book book1 = new Book(124, “.Net 之美“);Book book2 = new Book(45, “C# 3.0 揭秘“);bookArray0 = book1;bookArray1 = book2;SortHelper sorter = n
8、ew SortHelper();sorter.BubbleSort(bookArray);foreach (Book b in bookArray) Console.WriteLine(“Id:0“, b.Id);Console.WriteLine(“Title:0n“, b.Title);可能现在你还是没有看到会有什么问题，你觉得上一节的代码很通用，那么让我们看得再仔细一点，再看一看 SortHelper 类的 BubbleSort()方法的实现吧，为了避免你回头再去翻上一节的代码，我将它复制了下来：public void BubbleSort(T array) int length = a
9、rray.Length;for (int i = 0; i = 1; j-) / 对两个元素进行交换if (arrayj 泛型类并不知道，怎么办呢？我们需要告诉 SortHelper类（准确说是告诉编译器） ，它所接受的 T 类型参数必须能够进行比较，换言之，就是实现 IComparable 接口，这便是本小节的主题：泛型约束。为了要求类型参数 T 必须实现 IComparable 接口，我们像下面这样重新定义SortHelper：public class SortHelper where T:IComparable / CODE：实现略上面的定义说明了类型参数 T 必须实现 IComapra
10、ble 接口，否则将无法通过编译，从而保证了方法体可以正确地运行。因为现在 T 已经实现了 IComparable，而数组 array 中的成员是 T的实例，所以当你在 arrayi后面点击小数点“.”时，VS200 智能提示将会给出 IComparable 的11 / 14 C#中的泛 型11 / 14成员，也就是 CompareTo()方法。我们修改 BubbleSort()类，让它使用 CompareTo()方法来进行比较：public class SortHelper where T:IComparablepublic void BubbleSort(T array) int leng
11、th = array.Length;for (int i = 0; i = 1; j-) / 对两个元素进行交换if (arrayj.CompareTo(arrayj - 1) where T:IComparable / CODE：略13 / 14 C#中的泛 型13 / 14public void SpeedSort(T array) / CODE：实现略这里穿插讲述一个关于类型设计的问题：确切的说，将 SpeedSort()方法放在 SuperCaculator中是不合适的。为什么呢？因为它们的职责混淆了，SuperCaculator 的意思是“超级计算器” ，那么它所包含的公开方法都应该
12、是与计算相关的，而 SpeedSort()出现在这里显得不伦不类，当我们发现一个方法的名称与类的名称关系不大时，就应该考虑将这个方法抽象出去，把它放置到一个新的类中，哪怕这个类只有它一个方法。这里只是一个演示，我们知道存在这个问题就可以了。好了，我们回到正题，尽管现在SuperCalculator 类确实可以完成我们需要的工作，但是它的使用却变得复杂了，为什么呢？因为 SpeedSort()方法污染了它，仅仅为了能够使用 SpeedSort()这一个方法，我们却不得不将类型参数 T 加到 SuperCalculator 类上，使得即使不调用 SpeedSort()方法时，创建 SuperCal
13、culator 实例时也得接受一个类型参数。为了解决这个问题，我们自然而然地会想到：有没有办法把类型参数 T 加到方法上，而非整个类上，也就是降低 T 作用的范围。答案是可以的，这便是本小节的主题：泛型方法。类似地，我们只要修改一下 SpeedSort()方法的签名就可以了，让它接受一个类型参数，此时SuperCalculator 的定义如下：public class SuperCalculator/ CODE：其他实现略public void SpeedSort(T array) where T : IComparable / CODE：实现略接下来我们编写一段代码来对它进行一个测试：Boo
14、k bookArray = new Book2;Book book1 = new Book(124, “C# 3.0 揭秘“);14 / 14 C#中的泛 型14 / 14Book book2 = new Book(45, “.Net 之美“);SuperCalculator calculator = new SuperCalculator();calculator.SpeedSort(bookArray);因为 SpeedSort()方法并没有实现，所以这段代码没有任何输出，如果你想看到输出，可以简单地把上面冒泡排序的代码贴进去，这里我就不再演示了。这里我想说的是一个有趣的编译器能力，它可以推断出你传递的数组类型以及它是否满足了泛型约束，所以，上面的SpeedSort()方法也可以像下面这样调用：calculator.SpeedSort(bookArray);这样尽管它是一个泛型方法，但是在使用上与普通方法已经没有了任何区别。1.1.4 总结总结本节中我们学习了掌握泛型所需要的最基本知识，你看到了需要泛型的原因，它可以避免重复代码，还学习到了如何使用类型参数约束和泛型方法。拥有了本节的知识，你足以应付日常开发中的大部分场景。在下面两节，我们将继续泛型的学习，其中包括泛型在集合类中的应用，以及泛型的高级话题。
