【进阶】C# 泛型知识点整理归纳

一.基本概念

• 泛型（Generics）：允许在定义类、接口、方法时使用类型参数，使用时指定具体类型，提升代码复用性和类型安全。

• 核心思想：延迟类型的具体化，直到使用时才明确类型

二.泛型的作用

• 类型安全：编译时检查类型，避免运行时错误（如ArrayList需要强制转换）。

• 性能优化：避免值类型的装箱拆箱（如List<int>直接操作值类型）。

• 代码复用：一套逻辑适应多种数据类型。

三.泛型默认

• 命名规范：通常以T开头（如TKey, TValue），支持多个参数（如Dictionary<TKey, TValue>）。

• 默认值：default(T)根据类型返回null（引用类型）或零值（值类型）。

• 类型推断：编译器根据参数自动推断泛型类型，简化代码。

四.泛型类型

• 泛型类：

public class MyList<T> {private T[] _items;public void Add(T item) { /* ... */ }
}
// 使用
var intList = new MyList<int>();

• 泛型接口：

public interface IRepository<T> {T GetById(int id);
}

• 泛型方法：

public void Swap<T>(ref T a, ref T b) {T temp = a;a = b;b = temp;
}
// 类型推断
int x = 1, y = 2;
Swap(ref x, ref y); // 无需显式指定<int>

五.泛型约束

• 约束（Constraints）：限制类型参数的允许范围，增强类型可控性。

where T : struct       // T必须是值类型
where T : class        // T必须是引用类型
where T : new()        // T必须有无参构造函数
where T : MyBaseClass  // T必须继承自MyBaseClass
where T : IMyInterface // T必须实现IMyInterface
where T : U            // T必须派生自另一个类型参数U（裸类型约束）

六.泛型与继承

• 泛型基类：派生类可继承泛型基类并指定类型参数。

public class Derived<T> : Base<T> { /* ... */ }
public class IntDerived : Base<int> { /* ... */ } // 部分关闭类型

• 静态成员：每个封闭类型（如MyClass<int>和MyClass<string>）拥有独立的静态成员。

七.协变与逆变

• 协变（out）：允许使用派生程度更高的类型（子类→父类）。

IEnumerable<string> strings = new List<string>();
IEnumerable<object> objects = strings; // 协变

• 逆变（in）：允许使用派生程度更低的类型（父类→子类）。

Action<object> actObject = obj => Console.WriteLine(obj);
Action<string> actString = actObject; // 逆变

• 限制：仅适用于接口和委托，且类型参数需标记out或in。

八.应用场景

• 集合类：List<T>, Dictionary<TKey, TValue>。

• 通用算法：如排序、比较、过滤等。 

public static T Max<T>(T a, T b) where T : IComparable<T> => a.CompareTo(b) > 0 ? a : b;

• 工厂模式：创建通用对象工厂。

public class Factory<T> where T : new() {public T Create() => new T();
}

九. 高级特性

• 泛型委托：

public delegate TResult Func<T, TResult>(T arg);

• 反射与泛型：使用MakeGenericType动态构造泛型类型。

Type openType = typeof(List<>);
Type closedType = openType.MakeGenericType(typeof(int));

十.注意事项

• 避免过度泛型化：增加代码复杂度，需权衡可读性与灵活性。

• 运行时类型信息：C#泛型在运行时保留类型信息（与Java类型擦除不同），可通过typeof(T)获取。

• 合理使用约束：避免过度限制类型参数的灵活性。

十一.实例代码

// 泛型类
public class Box<T> {public T Content { get; set; }
}// 泛型方法
public static T[] CreateArray<T>(int size) where T : new() {T[] array = new T[size];for (int i = 0; i < size; i++) array[i] = new T();return array;
}// 协变与逆变示例
IEnumerable<string> strings = new List<string> { "a", "b" };
IEnumerable<object> objects = strings; // 协变Action<object> logObject = obj => Console.WriteLine(obj);
Action<string> logString = logObject; // 逆变
logString("Hello"); // 输出Hello