C#泛型实例详解

本文以实例形式讲述了C#泛型的用法，有助于读者深入理解C#泛型的原理，具体分析如下：

首先需要明白什么时候使用泛型：

当针对不同的数据类型，采用相似的逻辑算法，为了避免重复，可以考虑使用泛型。

一、针对类的泛型

针对不同类型的数组，写一个针对数组的"冒泡排序"。

1.思路

● 针对类的泛型，泛型打在类旁。
● 由于在"冒泡排序"中需要对元素进行比较，所以泛型要约束成实现IComparable接口。

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      SortHelper<int> isorter = new SortHelper<int>();
      int[] iarray = {8, 7, 1, 2, 12};
      isorter.BubbleSort(iarray);
      foreach (int item in iarray)
      {
        Console.Write(item+ ", ");
      }
      Console.ReadKey();
    }
  }

  public class SortHelper<T> where T : IComparable
  {
    public void BubbleSort(T[] array)
    {
      int length = array.Length;
      for (int i = 0; i <= length -2; i++)
      {
        for (int j = length - 1; j >= 1; j--)
        {
          if (array[j].CompareTo(array[j-1]) < 0)
          {
            T temp = array[j];
            array[j] = array[j - 1];
            array[j - 1] = temp;
          }
        }
      }
    }
  }
 

运行结果如下图所示：

2.关于泛型约束

where T : IComparable 把T约束为实现IComparable接口
where T : class
where T : struct
where T : IComparable, new() 约束泛型必须有构造函数

3.关于冒泡算法

● 之所以for (int i = 0; i <= length -2; i++)，这是边界思维，比如有一个长度为5的数组，如果0号位元素最终调换到4号位，每次调一个位，需要经过4次才能到4号位，即for(int i = 0; i <= 5-2, i++)，i依次为0， 1， 2， 4，期间经历了4次。

● 至于for (int j = length - 1; j >= 1; j--)循环，即遍历从最后一个元素开始到索引为1的元素，每次与前一个位置上的元素比较。

4.关于比较

int类型之所以能比较，是因为int类型也实现了IComparable接口。

byte类型也一样实现了IComparable接口。

二、自定义一个类，使之也能实现冒泡算法

冒泡算法涉及到元素比较，所以自定义类必须实现IComparable接口。

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Book[] bookArray = new Book[2];
      Book book1 = new Book(100, "书一");
      Book book2 = new Book(80, "书二");
      bookArray[0] = book1;
      bookArray[1] = book2;

      Console.WriteLine("冒泡之前：");
      foreach (Book b in bookArray)
      {
        Console.WriteLine("书名：{0}，价格：{1}", b.Title, b.Price);
      }

      SortHelper<Book> sorter = new SortHelper<Book>();
      sorter.BubbleSort(bookArray);
      Console.WriteLine("冒泡之后：");
      foreach (Book b in bookArray)
      {
        Console.WriteLine("书名：{0}，价格：{1}", b.Title, b.Price);
      }
      Console.ReadKey();
    }
  }

  public class SortHelper<T> where T : IComparable
  {
    public void BubbleSort(T[] array)
    {
      int length = array.Length;
      for (int i = 0; i <= length -2; i++)
      {
        for (int j = length - 1; j >= 1; j--)
        {
          if (array[j].CompareTo(array[j-1]) < 0)
          {
            T temp = array[j];
            array[j] = array[j - 1];
            array[j - 1] = temp;
          }
        }
      }
    }
  }

  //自定义类实现IComparable接口
  public class Book : IComparable
  {
    private int price;
    private string title;

    public Book(){}

    public Book(int price, string title)
    {
      this.price = price;
      this.title = title;
    }

    public int Price
    {
      get { return this.price; }
    }

    public string Title
    {
      get { return this.title; }
    }

    public int CompareTo(object obj)
    {
      Book book = (Book)obj;
      return this.Price.CompareTo(book.Price);
    }
  }

运行结果如下图所示：

三、针对方法的泛型

继续上面的例子，自定义一个类，并定义泛型方法。

  //方法泛型
  public class MethodSortHelper
  {
    public void BubbleSort<T>(T[] array) where T : IComparable
    {
      int length = array.Length;
      for (int i = 0; i <= length - 2; i++)
      {
        for (int j = length - 1; j >= 1; j--)
        {
          if (array[j].CompareTo(array[j - 1]) < 0)
          {
            T temp = array[j];
            array[j] = array[j - 1];
            array[j - 1] = temp;
          }
        }
      }
    }
  }
 

主程序如下：

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Book[] bookArray = new Book[2];
      Book book1 = new Book(100, "书一");
      Book book2 = new Book(80, "书二");
      bookArray[0] = book1;
      bookArray[1] = book2;

      Console.WriteLine("冒泡之前：");
      foreach (Book b in bookArray)
      {
        Console.WriteLine("书名：{0}，价格：{1}", b.Title, b.Price);
      }

      MethodSortHelper sorter = new MethodSortHelper();
      sorter.BubbleSort<Book>(bookArray);
      Console.WriteLine("冒泡之后：");
      foreach (Book b in bookArray)
      {
        Console.WriteLine("书名：{0}，价格：{1}", b.Title, b.Price);
      }
      Console.ReadKey();
    }
  }
 

运行结果如下图所示：

另外，使用泛型方法的时候，除了按以下：

MethodSortHelper sorter = new MethodSortHelper();
sorter.BubbleSort<Book>(bookArray);

还可以这样写：

      MethodSortHelper sorter = new MethodSortHelper();
      sorter.BubbleSort(bookArray); 

可见，泛型方法可以根据数组实例隐式推断泛型是否满足条件。

四、泛型的其它优点

1.避免隐式装箱和拆箱

以下包含隐式装箱和拆箱：

ArrayList list = new ArrayList();
for(int i = 0; i < 3; i++)
{
  list.Add(i); //Add接收的参数类型是引用类型object，这里包含了隐式装箱
}
for(int i = 0; i < 3; i++)
{
  int value = (int)list[i]; //引用类型强转成值类型，拆箱
  Console.WriteLine(value);
}

使用泛型避免隐式装箱和拆箱：

List<int> list = new List<int>();
for(int i = 0; i < 3; i++)
{
  list.Add(i);
}
for(int i = 0; i < 3; i++)
{
  int value = list[i];
  Console.WriteLine(value);
}

2.能在编译期间及时发现错误

不使用泛型，在编译期不会报错的一个例子：

ArrayList list = new ArrayList();
int i = 100;
list.Add(i);
string value = (string)list[0];

使用泛型，在编译期及时发现错误：

List<int> list = new List<int>();
int i = 100;
list.Add(i);
string value = (string)list[0];

五、使用泛型的技巧

1.在当前文件中给泛型取别名

using IntList = List<int>;
IntList list = new IntList();
list.Add(1);

2.在不同文件中使用泛型别名，定义一个类派生于泛型

public class IntList : List<int>{}