（转）.NET面试题系列[8]|（转）.NET面试题系列[8] - 泛型（转）.NET面试题系列[8]-泛型

泛型相比反射，委托等较为抽象的概念要更接地气得多，而且在平常工作时，我们几乎时刻都和泛型有接触。大部分人对泛型都是比较熟悉的。
泛型集合是类型安全的集合。相对于泛型System.Collections.Generic，我们有类型不安全的集合System.Collections，其中的成员均为Object类型。一个经典的例子是ArrayList。
在使用ArrayList时，我们可以插入任意类型的数据，如果插入值类型的数据，其都会装箱为Object类型。这造成类型不安全，我们不知道取出的数据是不是想要的类型。泛型（集合）的数据类型是统一的，是类型安全的，没有装箱和拆箱问题，提供了更好的性能。为泛型变量设置默认值时常使用default关键字进行：T temp = default(T)。如果T为引用类型，则temp为null，如果T为值类型，则temp为0。
ArrayList的泛型集合版本为List。T称为类型参数。调用时指定的具体类型叫做实际参数（实参）。
面试必须知道的泛型三大好处：类型安全，增强性能，代码复用。
泛型集合的使用契机：几乎任何时候，都不考虑不用泛型集合代替泛型集合。很多非泛型集合也有了自己的泛型版本，例如栈，队列等。
泛型方法
泛型方法的使用契机一般为传入类型可能有很多种，但处理方式却相同的情境。这时我们可以不需要写很多个重载，而考虑用泛型方法达到代码复用的目的。配合泛型约束，可以写出更严谨的方法。泛型委托也可以看成是泛型方法的一种应用。
例如交换两个同类型变量的值：

static void Swap(ref T lhs, ref T rhs) { T temp; temp = lhs; lhs = rhs; rhs = temp; }

泛型约束
约束的作用是限制能指定成泛型实参（即T的具体类型）的数量。通过限制类型的数量，可以对这些类型执行更多的操作。例如下面的方法，T被约束为必须是实现了IComparable接口的类型。此时，传入的T除了拥有object类型的方法之外，还额外多了一个CompareTo方法。由于保证了传入的T必须是实现了IComparable接口的类型，就可以肯定T类型一定含有CompareTo方法。如果去掉约束，o1是没有CompareTo方法的。

static int Compare(T o1, T o2) where T : IComparable { return o1.CompareTo(o2); }

此时如果将object类型的数据传入方法，则会报错。因为object没有实现IComparable接口。
泛型约束分为如下几类：

接口约束：泛型实参必须实现某个接口。接口约束可以有多个。
基类型约束：泛型实参必须是某个基类的派生类。特别的，可以指定T : class / T : struct，此时T分别只能为引用类型或值类型。基类型约束必须放在其他约束之前。
构造函数new()约束：泛型实参必须具有可访问的无参数构造函数（默认的也可）。new()约束出现在where子句的最后。

如果泛型方法没有任何约束，则传入的对象会被视为object。它们的功能比较有限。不能使用 != 和 == 运算符，因为无法保证具体类型参数能支持这些运算符。
协变和逆变
可变性是以一种类型安全的方式，将一个对象作为另一个对象来使用。其对应的术语则是不变性（invariant）。
可变性
可变性是以一种类型安全的方式，将一个对象作为另一个对象来使用。例如对普通继承中的可变性：若某方法声明返回类型为Stream，在实现时可以返回一个MemoryStream。可变性有两种类型：协变和逆变。
协变性：可以建立一个较为一般类型的变量，然后为其赋值，值是一个较为特殊类型的变量。例如：

string str = "test"; // An object of a more derived type is assigned to an object of a less derived type. object obj = str;

因为string肯定是一个object，所以这样的变化非常正常。
逆变性：在上面的例子中，我们无法将str和一个新的object对象画等号。如果强行要实现的话，只能这么干：

string s = (string) new object();

但这样还是会在运行时出错。这也告诉我们，逆变性是很不正常的。
泛型的协变与逆变
协变性和out关键字搭配使用，用于向调用者返回某项操作的值。例如下面的接口仅有一个方法，就是生产一个T类型的实例。那么我们可以传入一个特定类型。如我们可以将IFactory视为IFactory。这也适用于Food的所有子类型。（即将其视为一个更一般类型的实现）

interface IFactory { T CreateInstance(); }

逆变性则相反，和in关键字搭配使用，指的是API将会消费值，而不是生产值。此时一般类型出现在参数中：

interface IPrint { void Print(T value); }

这意味着如果我们实现了IPrint

，我们就可以将其当做IPrint使用。（即将其视为一个更具体类型的实现）

 
 如果存在双向的传递，则什么也不会发生。这种类型是不变体(invariant)。

 
 interface IStorage
{
byte[] Serialize(T value);

T Deserialize(byte[] data);

}


 
 这个接口是不变体。我们不能将它视为一个更具体或更一般类型的实现。

 
 假设有如下继承关系People –> Teacher，People –> Student。

 
 如果我们以协变的方式使用（假设你建立了一个IStorage< Teacher >的实例，并将其视为IStorage）则我们可能会在调用Serialize时产生异常，因为Serialize方法不支持协变（如果参数是People的其他子类，例如Student，则IStorage< Teacher >将无法序列化Student）。

 
 如果我们以逆变的方式使用（假设你建立了一个IStorage的实例，并将其视为IStorage< Teacher >），则我们可能会在调用Deserialize时产生异常，因为Deserialize方法不支持逆变，它只能返回People不能返回Teacher。

 
 使用in和out表示可变性

 
 如果类型参数用于输出，就使用out，如果用于输入，就使用in。注意，协变和逆变性体现在泛型类T和T的派生类。目前out 和in 关键字只能在接口和委托中使用。

 
 IEnumerable支持协变性

 
 IEnumerable支持协变性，它允许一个类似下面签名

 
 void 方法(IEnumerable anIEnumberable)


 
 的方法，该方法传入更具体的类型（T的派生类），但在方法内部，类型会被看成IEnumerable。注意out关键字。

 
 下面的例子演示了协变性。我们利用IEnumerable的协变性，传入较为具体的类型Circle。编译器会将其看成较为抽象的类型Shape。

 
 public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
var circles = new List
{
new Circle(new Point(0, 0), 15),
new Circle(new Point(10, 5), 20),
};

var list = new List();
//泛型的协变：
//AddRange传入的是特殊的类型List，但要求是一般的类型List
//AddRange方法签名：void AddRange(IEnumerable collection)
//IEnumerable允许协变（对于LINQ来说，协变尤其重要，因为很多API都表示为IEnumerable）
list.AddRange(circles);
//C# 4.0之前只能这么做
list.AddRange(circles.Cast());

}
}public sealed class Circle : IShape
{
private readonly Point center;

public Point Center { get { return center;
 } }private readonly double radius;

public double Radius { get { return radius;
 } }public Circle(Point center, int radius)
{
this.center = center;

this.radius = radius;

}public double Area
{
get { return Math.PI * radius * radius;
 }
}
}public interface IShape
{
double Area { get;
 }
}


 
 IComparer支持逆变性

 
 IComparer支持逆变性。我们可以简单的实现一个可以比较任何图形面积的方法，传入的输入类型（in）是最General的类型IShape。之后，在使用时，我们获得的结果是较为具体的类型Circle。因为任何图形都可以比较面积，圆形当然也可以。

 
 注意IComparer的签名是public interface IComparer。

 
 public class Program
{
public static void Main(string[] args)
{
var circles = new List
{
new Circle(new Point(0, 0), 15),
new Circle(new Point(10, 5), 20),
};
//泛型的逆变：
//AreaComparer可以比较任意图形的面积，但我们可以传入具体的图形例如圆或正方形
//Compare方法签名：Compare(IShape x, IShape y)
//IComparer支持逆变
//传入的是圆形Circle，但要求的输入是IShape
circles.Sort(new AreaComparer());

}
}class AreaComparer : IComparer
{
public int Compare(IShape x, IShape y)
{
return x.Area.CompareTo(y.Area);

}
}


 
 C#中泛型可变性的限制

 
  
不支持类的类型参数的可变性。只有接口和委托可以拥有可变的类型参数。in 和 out 修饰符只能用来修饰泛型接口和泛型委托。

 
可变性只支持引用转换。可变性只能用于引用类型，禁止任何值类型和用户定义的转换，如下面的转换是无效的：

 
  
  
将 IEnumerable 转换为 IEnumerable