C#高级语法之泛型、泛型约束，类型安全、逆变和协变（思想原理）

最新推荐文章于 2025-05-29 19:53:36 发布

林万厦

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分类专栏： C#底层文章标签： c#

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Speculator_m/article/details/136921342

本文详细介绍了C#中的泛型概念，包括其用途、泛型约束的必要性，以及协变和逆变的原理和应用场景。通过实例展示了如何使用泛型改进集合操作的类型安全性，以及在接口和委托中使用协变和逆变的技巧。

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一、为什么使用泛型？

泛型其实就是一个不确定的类型，可以用在类和方法上，泛型在声明期间没有明确的定义类型，编译完成之后会生成一个占位符，只有在调用者调用时，传入指定的类型，才会用确切的类型将占位符替换掉。

首先我们要明白，泛型是泛型，集合是集合，泛型集合就是带泛型的集合。下面我们来模仿这List集合看一下下面这个例子：

我们的目的是要写一个可以存放任何动物的集合，首先抽象出一个动物类：

//动物类
public class Animal
{
    //随便定义出一个属性和方法
    public String SkinColor { get; set; }//皮肤颜色
    //会跑的方法
    public virtual void CanRun()
    {
        Console.WriteLine("Animal Run Can");
    }
}

然后创建Dog类和Pig类

//动物子类 Dog
public class Dog : Animal
{
    //重写父类方法
    public override void CanRun()
    {
        Console.WriteLine("Dog Can Run");
    }
}

//动物子类 Pig
public class Pig : Animal
{
    //重写父类方法
    public override void CanRun()
    {
        Console.WriteLine("Pig Can Run");
    }
}

因为我们的目的是存放所有的动物，然后我们来写一个AnimalHouse用来存放所有动物：

//存放所有动物
public class AnimalHouse
{
    //由于自己写线性表需要考虑很多东西，而且我们是要讲泛型的，所以内部就用List来实现
    private List<Animal> animal = new List<Animal>();

    //添加方法
    public void AddAnimal(Animal a)
    {
        animal.Add(a);
    }
    //移除方法，并返回是否成功
    public bool RemoveAnimal(Animal a)
    {
        return animal.Remove(a);
    }

}

AnimalHouse类型可以存放所有的动物，但是每次存入子类对象的时候就会进行装箱操作，每次取出的话，还要再次进行拆箱操作，会消耗额外的性能，因为所有的子类都能存放，所以拆箱的话也会很麻烦。

如果我们有方法可以做到，让调用者来决定添加什么类型(具体的类型，例如Dog、Pig)，然后我们创建什么类型，是不是这些问题就不存在了？泛型就可以做到。

我们看一下泛型是如何定义的：

//用在类中
public class ClassName<CName>
{
    //用在方法中
    public void Mothed<MName>() {
        
    }

    //泛型类中具体使用CName
    //返回值为CName并且接受一个类型为CName类型的对象
    public CName GetC(CName c) {
        //default关键字的作用就是返回类型的默认值
        return default(CName);
    }
}

其中CName和MName是可变的类型(名字也是可变的)，用法的话就和类型用法一样，用的时候就把它当成具体的类型来用。

了解过泛型，接下来我们使用泛型把AnimalHouse类更改一下，将所有类型Animal更改为泛型，如下：