C#笔记——泛型

9. 泛型Generic

9.1 泛型

什么是泛型？

泛型相当于一个类型的占位符，它可以实现在编写代码时不进行显式的类型定义，而是在编译运行时进行自动类型定义。使用泛型可以很大程度提高代码复用率，再出现逻辑问题进行修改或更新时也会更加方便。

泛型可以看作是一辆公交车里面的乘客，在乘客没上车之前没人知道他会是男还是女还是其他小动物，但可以确信的是公交车肯定会有乘客。

为什么使用泛型，使用object不是也可以进行不定类型的处理吗？

object在使用时需要进行拆箱装箱，对性能会有损耗，而泛型在直接使用时则不会进行装箱拆箱的操作可以节约系统性能。

泛型的基础使用

泛型使用包括泛型类、泛型接口和泛型方法，他们都可以通过泛型来表示未确定的数据类型，定义泛型需要在类名或接口名或方法名后使用尖括号<>，并在其中填入泛型占位符，使用时可以直接使用占位符进行声明泛型变量或处理泛型数据。

例如如下代码中的定义：

namespace 泛型Generic
{
    //泛型接口
    public interface IEat<TInstance>
    {
        //使用泛型的方法
        void Eat(TInstance instance);
    }

    //继承了泛型接口的 泛型类
    //继承泛型接口时必须指定泛型对应的类型
    public class Apple<TName, TPrice> : IEat<People>
    {
        //创建泛型变量
        public TName name;
        public TPrice price;
        public Apple(TName name, TPrice price)
        {
            this.name = name;
            this.price = price;
        }

        public void Eat(People instance)
        {
            Console.WriteLine($"{instance.name}正在吃价格为{price}叫做{name}的苹果");
        }
    }
}

我们对其进行简单的调用：

Apple<string, float> apple = new("水晶红富士", 10.5f);
apple.Eat(new People("泠曦"));

结果为：

泠曦正在吃价格为10.5叫做水晶红富士的苹果

而对于上面的吃的函数，也可以不继承接口，使用泛型进行书写：

public void Eat<T>(T instance) where T : People
{
    Console.WriteLine($"{instance.name}正在吃价格为{price}叫做{name}的苹果");
}

9.2 泛型约束

什么是泛型约束？

泛型可以代表任何数据类型，但因为它本身的广泛性，在许多地方不进行类型限制可能会导致严重的程序逻辑错误，就比如吃这个方法，通常而言我们吃的是食物，但如果不进行约束限制，可能调用时传入的是一些不可名状的东西。因此出现了泛型约束，限制可以传入的类型大类，防止出现大的逻辑错误，除此之外，在未进行泛型约束的情况下也无法对泛型变量进行较为精细的操作，例如如下代码：

而当我们对它进行约束后，就可以进行比较：

如何对泛型进行约束？

对泛型进行约束需要使用where关键字，在关键字后写上泛型符号和约束类型，多个约束类型可以用逗号隔开，语法为：

where 占位符 : 约束类型

例如我们在Animal中的Eat方法对传入参数进行约束，必须要是Food类型或其子类：

public class Animal
{
    public void Eat<TFood>(TFood food) where TFood : Food
    {
        food.BeEat();
    }
}

在传参时，如果传入的不是限制的类型，编译器将会报错：

只有当传入参数符合要求是才可以编译通过。

有哪些类型的泛型约束？

约束的种类有很多，在官方文档中有13个（类型参数的约束 - C# | Microsoft Learn），常用的有六个，分别为：

• 值类型约束where 泛型字母:struct
• 引用类型约束where 泛型字母:class
• 存在无参构造函数where 泛型字母:new()
• 某个类本身或其派生类where 泛型字母:类名
• 某个接口where 泛型字母:接口名
• 另一个泛型或其派生类where 泛型字母:另一个泛型字母

例如对刚刚的Eat进行约束，必须要是Food并且要有无参构造：