C# 是一种多功能且功能强大的编程语言，允许开发人员构建各种应用程序，从简单的控制台程序到复杂的 Web 和桌面应用程序。使 C# 如此灵活和适应性强的一个功能是它对泛型的支持。泛型允许开发人员编写适用于不同数据类型的代码，同时保持类型安全性和可重用性。在本文中，我们将探讨 C# 中泛型的概念，了解它们的重要性，并深入研究现实生活中的示例以演示它们的实际应用。

什么是泛型？

泛型是一种编程构造，它使您能够创建处理各种数据类型的类、方法、委托和接口，而无需指定实际类型，直到使用代码。这样可以生成更灵活、类型安全且可重用的代码。

使用泛型的主要动机是编写可以处理不同数据类型的代码，同时保持编译时类型检查。这可以防止运行时错误，并通过使其更加健壮和可维护来提高代码质量。

对泛型的需求

在深入探讨 C# 中泛型的细节之前，让我们先研究一下对泛型的需求变得明显的常见方案：使用集合。假设您正在构建一个需要存储和操作不同类型（例如，整数、字符串或自定义对象）数据的应用程序。如果没有泛型，您可能会被迫为每种数据类型创建单独的集合和方法，从而导致代码冗余和可维护性降低。

使用泛型，可以创建可用于任何数据类型的单个集合或方法，从而实现更高效、更简洁的代码。

C 语言泛型的基础知识#

在 C# 中，泛型使用尖括号（< 和 >）和占位符（代表“类型”）表示。可以使用 或任何其他标识符作为占位符来表示使用泛型类或方法时将指定的数据类型。下面是一个基本示例：TT

public class GenericList<T>  
{  
    private List<T> list = new List<T>();  
  
    public void Add(T item)  
    {  
        list.Add(item);  
    }  
  
    public T Get(int index)  
    {  
        return list[index];  
    }  
}

在上面的代码中，是一个可以处理任何数据类型的泛型类。占位符用于表示在创建 的实例时将指定的类型。例如，您可以为整数创建此类的实例，如下所示：GenericListTGenericList

GenericList<int> intList = new GenericList<int>();  
intList.Add(10);  
intList.Add(20);  
int item = intList.Get(0); // Retrieves an integer value

或者，您可以为字符串创建相同类的实例：

GenericList<string> stringList = new GenericList<string>();  
stringList.Add("Hello");  
stringList.Add("World");  
string item = stringList.Get(1); // Retrieves a string

这演示了 C# 中泛型的强大功能和灵活性。现在，让我们探讨一些常用泛型的实际场景。

泛型的真实例子

1. 集合和数据结构

泛型在 C# 中广泛用于实现各种集合类和数据结构，例如列表、字典和队列。这些数据结构可以有效地存储和操作任何数据类型的元素。

例如，C# 中的类是一个泛型集合，可以存储任何类型的项列表，如以下代码所示：List<T>

List<int> integerList = new List<int>();  
integerList.Add(1);  
integerList.Add(2);  
  
List<string> stringList = new List<string>();  
stringList.Add("Apple");  
stringList.Add("Banana");

通过使用相同的类，您可以存储和处理整数和字符串，这要归功于泛型。List<T>

2. 数据库访问

在处理数据库时，泛型可以成为一个强大的工具。例如，您可以创建一个通用存储库类，该类可以对不同的实体执行常见的数据库操作，而无需为每个实体复制代码。下面是一个示例：

public class Repository<T>  
{  
    public T GetById(int id)  
    {  
        // Retrieve and return an entity of type T from the database  
    }  
  
    public void Save(T entity)  
    {  
        // Save an entity of type T to the database  
    }  
}

在此示例中，该类可用于各种实体类型，如 、 或 ，只需在创建类的实例时指定实体类型即可。RepositoryUserProductOrder

Repository<User> userRepository = new Repository<User>();  
User user = userRepository.GetById(1);  
  
Repository<Product> productRepository = new Repository<Product>();  
Product product = new Product { Name = "Laptop", Price = 999 };  
productRepository.Save(product);

这种方法减少了代码重复并促进了代码的可重用性，从而可以更轻松地使用不同的数据实体。

3. 参会代表和活动

泛型还可以应用于委托和事件，从而允许创建灵活且可重用的事件处理程序。这在使用自定义事件驱动系统时特别有用。

例如，您可以创建一个使用不同事件参数的泛型事件处理程序：

public delegate void EventHandler<TEventArgs>(object sender, TEventArgs e);  
  
public class Button  
{  
    public event EventHandler<ClickEventArgs> Click;  
  
    public void SimulateClick()  
    {  
        // Raise the Click event  
        Click?.Invoke(this, new ClickEventArgs());  
    }  
}  
  
public class ClickEventArgs  
{  
    public DateTime ClickTime { get; } = DateTime.Now;  
}

在此示例中，委托是一个泛型委托，可以处理具有不同事件参数类型的事件。该类使用此泛型委托来处理具有自定义事件参数类型的事件。EventHandler<TEventArgs>ButtonClickClickEventArgs

Button button = new Button();  
button.Click += (sender, e) =>  
{  
    Console.WriteLine($"Button clicked at {e.ClickTime}");  
};  
  
button.SimulateClick(); // Simulate a button click event

通过使用泛型，可以创建灵活的事件处理程序，这些事件处理程序适用于不同的事件参数类型，从而确保类型安全性和可重用性。

泛型中的约束

在某些情况下，您可能希望对可用于泛型类或方法的类型施加约束。约束允许您定义泛型类型参数的要求，确保它支持某些操作或具有特定属性。

以下是可在泛型中应用的常见约束：

1. 其中 T ： class

此约束指定类型必须是引用类型（类）。它阻止将值类型用作泛型参数。T

public class MyClass<T> where T : class  
{  
    // T is guaranteed to be a reference type  
}

2. 其中 T ： struct

此约束指定类型必须是值类型（结构）。它防止引用类型用作泛型参数。T

public class MyStruct<T> where T : struct  
{  
    // T is guaranteed to be a value type  
}

3. 其中 T ： new（）

此约束要求类型具有无参数构造函数，允许您在泛型类或方法中创建 的新实例。TT

public class MyGenericClass<T> where T : new()  
{  
    public T CreateInstance()  
    {  
        return new T(); // You can create new instances of T  
    }  
}

4. 其中 T ： 基类

此约束指定类型必须继承自或实现 。它允许您在泛型类中使用基类中的方法和属性。TBaseClass

public class MyGenericClass<T> where T : BaseClass  
{  
    public void DoSomething(T instance)  
    {  
        instance.BaseMethod(); // You can call methods from the base class  
    }  
}

5. 其中 T ： 接口

此约束指定类型必须实现特定接口，从而允许您访问泛型类中的接口方法和属性。T

public class MyGenericClass<T> where T : IMyInterface  
{  
    public void DoSomething(T instance)  
    {  
        instance.InterfaceMethod(); // You can call interface methods  
    }  
}

通过使用约束，可以确保泛型类型参数满足特定条件，从而增强代码的安全性和可靠性。约束可帮助您定义泛型类型可以在其中运行的边界。

常见陷阱和最佳实践

虽然 C# 中的泛型为代码可重用性和类型安全提供了强大的工具，但有一些常见的陷阱需要避免，最佳实践需要遵循：

1. 过度使用仿制药

对每个方案使用泛型可能会导致代码过于复杂且难以理解。必须取得平衡，并在真正增加价值的地方使用仿制药。

2.避免紧密耦合

避免创建与各种类型紧密耦合的过于复杂的泛型类。紧密耦合会使代码的可维护性降低且更难测试。

3. 提供清晰的文件

创建泛型类或方法时，请清楚地记录它们的用法和约束。好的文档可以帮助其他开发人员了解如何有效地使用您的泛型。

4. 多种类型测试

在设计泛型类或方法时，请使用各种数据类型对它们进行全面测试，以确保它们在不同方案下正确安全地工作。

5. 考虑代码重复

泛型是减少代码重复的绝佳方法，但要注意不要使代码库过于复杂。有时，最好针对特定情况使用单独的非泛型实现。

结论

C# 中的泛型是增强代码可重用性、类型安全性和灵活性的基本功能。它们允许您创建处理不同数据类型的类、方法、委托和接口，从而使您的代码更加通用和高效。

通过现实生活中的示例和对约束的解释，我们探索了 C# 中泛型的强大功能。它们广泛用于集合、数据库访问和事件处理等方案。约束提供了对泛型使用的类型的额外控制，确保它们满足特定要求。

要成为一名熟练的 C# 开发人员，必须掌握泛型，了解何时使用泛型，并遵循最佳实践来编写可维护且高效的代码。泛型是开发人员工具箱中的重要工具，利用它们的强大功能可以显著提高您应对各种编程挑战的能力。