CSharp-泛型｜默然的博客

历史背景

泛型(Generic) 是C# 2 提出的新功能，并非语法糖。

在 C# 1 时代没有泛型。想要保存一组数据，并将其内容打印出来。可以使用：

• 数组
  使用数组需要首先规划好数组的大小。如果超过数组大小显限制需要开辟新的空间并将数据复制过去，比较麻烦。

• ArrayList
  解决了手动扩容问题，但为了通用性底层使用了object类型的数组。但又抛出了新的问题：

  1. object类型装箱拆箱比较浪费性能。
  2. 如果类型不匹配，在操作数据的时候很可能出现异常。

• CollectionBase
  StringCollection是派生自 CollectionBase。虽然解决了性能问题，但对开发者来说，不同数据类型都要手动写一个对应的工具类。增加了开发和维护的工作量。

对此 C# 1 束手无策。

泛型的出现

泛型出现的目的是：实现使用同一个方法，满足不同参数做相同的事情。

优势是：相较object类型，无需装箱拆箱操作，无性能损失。

泛型的原理

泛型将参数类型的声明推迟到方法调用的时候。依赖.net framework 2.0 的编译器与JIT。
在代码编译期间将给泛型加个占位符。看下如下编译后的IL代码：

.class public auto ansi beforefieldinit ClassLibrary1.CustomList`1<T>
	extends [System.Runtime]System.Object
{
    ...
    // Fields
    .field private !T[] data

    // Methods
    .method public hidebysig 
    instance void Add ( !T item ) cil managed 
    { ... }
    ...
}

List<T> 转换成了 CustomList1<T>`。其中：

• 数字’1’：值泛型的度为1。
• T：类型占位符。

只有在运行的时候根据T的不同类型填充进去在进行执行，这依赖JIT。

但是对于Unity il2cpp。没有jit怎么办？
答：编译器在编译过程中会收集所有 T 用到的类型(没用到的就回被剪裁掉)。然后生成对应的cpp方法。

泛型的应用

1. 泛型类
2. 泛型方法
3. 泛型委托
4. 泛型接口

泛型约束

• 基类约束。要求 T 必须是Fruit或者Fruit的派生类。

public class Fruit {}
public class Banana : Fruit {}

class Test<T> where T : Fruit {}

• 接口约束

public interface IDisposeble{ void dispose(); }
class Test2<T> where T : IDisposeble{ }

• 引用类型约束。

class Test3<T> where T : new { T defaultT = null; }

• 公有无参构造方法约束
  如果有过个类型的约束时，new()必须放在最后。

class Test4<T> where T : new() { T defaultT = new T(); }

• 值类型约束

class Test5<T> where T : struct { T defaultT = default(T); }

泛型的协变/逆变

如下代码，Banana是派生自Fruit，Babana可以转换为Fruit, 但是将派生类的集合(List<Banana>)转换为基类的集合(List<Fruit>)是不允许的。

public class Fruit { }
public class Banana : Fruit { }

List<Fruit> fruits = new List<Banana>();

为了结局这个问题，C# 4.0 提供的解决方案。

协变

如：string->object （子类到父类的转换），使用 out 关键字。

public interface ICustomListOut<out T> { }
public class CustomListOut<T> : ICustomListOut<T> { }

// 这样就允许了
ICustomListOut<Fruit> fruits = new CustomListOut<Banana>();

逆变

如：object->string （父类到子类的转换）,使用 in 关键字。

public interface ICustomListIn<in T> { }
public class CustomListIn<T> : ICustomListIn<T> { }

ICustomListIn<Banana> bananas = new CustomListIn<Fruit>();

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