C#语言中泛型的使用和性能

C#泛型详解
本文对比了C#中的泛型类与C++的模版,介绍了C#泛型的工作原理及优势,包括类型检查、类型安全性及性能提升等方面的内容。

    C#中的泛型类似于C++的模版,只是C++中的模版在实例化时需要模版的源代码,而C#中的泛型是在CLR中定义的,所以在C#中定义了泛型也可以在VB等其他环境下使用。也就是说泛型可以在一种.Net语言中定义,在另一种.Net语言中使用。泛型的本质是自己指定类型,所以在拆箱和封箱上的转化性能损失比较小,例如,定义了一个int类型的List泛型:List<int>,代码如下:
    List<int> listInt=new List<int>();
    listInt.Add(58);//不需要封箱和拆箱
    int myInt=listInt[0];//不需要封箱和拆箱
这个时候是定义的是整数(int)类型属于数值类型,在与数值类型进行交换的时候不需要拆箱和封箱的操作。相比ArrayList性能更好,因为ArrayList存储的是对象。泛型在编译的时候进行类型检查,例如,下面的代码不通过,
    listInt.Add("abc");
    但是在ArrayList实例化的对象上,下面的代码编译通过,运行时抛出异常:
    ArrayList arrList=new ArrayList();
    arrList.Add(100);
    arrList.Add("hello");
    int i=arrList[1];//编译正常 运行异常
    所以泛型在类型安全性方面优于其他实例化对象。

<think>好的,我现在需要回答用户关于C#的实际应用场景示例的问题。首先,我得回顾一下用户提供的引用内容,看看有哪些现成的信息可以利用。 根据引用[1],类如MyStack<T>可以用于创建类安全的集合,避免装箱拆箱。引用[2]提到了运算符的应用,比如MathOperations<T>进行算术运算。引用[3]提到的不同T类会产生不同副本,用于缓存。引用[4]则举了使用方法Lambda表达式的例子,如查找符合条件的元素。 接下来,我需要将这些引用中的信息整理成几个具体的应用场景,并给出示例。需要确保每个场景都有对应的引用支持,并且在适当的位置添加引用标识。还要注意用户要求使用中文回答,并且行内数学表达式用$...$格式,独立公式用$$...$$,不过问题中可能数学公式不多,但如果有的话要处理。 首先,类安全集合。引用[1]中的MyStack<T>就是一个例子,可以用来创建栈,避免使用object类带来的性能问题。可以举一个整数栈的例子,说明其用法。 其次,算法重用。引用[2]中的MathOperations<T>类展示了如何用进行加减运算,可能适用于数值计算库。动态类转换需要注意类支持的操作,比如int、double等。 第三,数据缓存。引用[3]提到不同T类生成不同静态副本,可以用于缓存不同类的数据。比如Cache<T>类,每个类T有独立的静态字段存储数据。 第四,数据处理筛选。引用[4]中的Find方法使用方法Lambda表达式,可以筛选集合中的元素,如查找大于5的数。这里可以举一个List<int>的例子。 第五,委托事件处理。虽然引用中没有提到,但根据C#知识,委托如Action<T>Func<T>也是常见应用场景,可以结合例子说明。 然后,我需要确保每个示例的代码格式正确,使用反引号包裹,并注明语言。同时,在解释每个场景时,自然地添加引用标识,比如[^1]、[^2]等。 还需要检查是否遗漏其他可能的场景,比如接口、方法在LINQ中的应用等,但根据提供的引用,可能不需要扩展到这些方面,保持答案基于现有引用内容。 最后,生成相关问题,考虑用户可能进一步想知道的优缺点、与非性能比较、如何创建接口等,确保问题相关且有引导性。</think>### C# 的实际应用场景及示例 #### 1. **类安全的集合** 最常见的应用是创建类安全的集合类,避免非集合(如`ArrayList`)因存储`object`类导致的装箱拆箱开销运行时类错误。例如自定义一个栈: ```csharp class MyStack<T> { T[] arr; int top = -1; public void Push(T x) { arr[++top] = x; } public T Pop() => arr[top--]; } // 使用示例:存储整数,无需类转换 MyStack<int> intStack = new MyStack<int>(); intStack.Push(10); // 类安全 ``` #### 2. **算法重用与数值计算** 可用于实现与类无关的算法。例如,通过动态类实现算术运算: ```csharp public class MathOperations<T> { public T Add(T a, T b) => (dynamic)a + (dynamic)b; public T Subtract(T a, T b) => (dynamic)a - (dynamic)b; } // 使用示例:支持int/double等数值类 var intMath = new MathOperations<int>(); Console.WriteLine(intMath.Add(3, 5)); // 输出8 ``` #### 3. **数据缓存优化** 利用参数`T`会生成独立副本的特性,可为不同类实现缓存隔离: ```csharp public class Cache<T> { public static T? Data { get; set; } } // 使用示例:不同类缓存互不干扰 Cache<int>.Data = 100; Cache<string>.Data = "Hello"; Console.WriteLine(Cache<int>.Data); // 输出100[^3] ``` #### 4. **数据处理与条件筛选** 结合方法Lambda表达式实现灵活的数据筛选: ```csharp public static T? Find<T>(List<T> list, Func<T, bool> condition) { foreach (var item in list) { if (condition(item)) return item; } return default; } // 使用示例:查找第一个大于5的元素 List<int> numbers = new List<int> { 3, 7, 2, 9 }; var result = Find(numbers, x => x > 5); // 返回7[^4] ``` #### 5. **委托与事件** 委托(如`Action<T>`、`Func<T>`)简化事件回调的定义: ```csharp public class EventManager<T> { public event Action<T>? OnEvent; public void TriggerEvent(T data) => OnEvent?.Invoke(data); } // 使用示例:传递字符串事件 var eventManager = new EventManager<string>(); eventManager.OnEvent += data => Console.WriteLine($"收到事件:{data}"); eventManager.TriggerEvent("测试消息"); // 输出"收到事件:测试消息" ```
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