C#函数式程序设计之泛型（上）

在面向对象语言中，我们可以编写一个元素为某个专用类型（可能需要为此创建一个ListElement）的List类，或者使用一个非常通用、允许添加任何类型元素的基类（在.NET中，首先想到的是System.Object）。这两种方法都有缺点。使用通用类型的基类时，很可能会把不相容的元素添加到列表中；如果使用元素为专用类型的列表，只是推迟此问题的发生，因为实际类型是在最后封装到这个类中。泛型提供了这个问题的解决方法。

一般而言，一个泛型类型G可以应用于一个或多个其他类型——如O1、O2等——其思想是，G的实现不需要对Ox等类型知道很多。

C#函数式程序设计之泛型函数

任何方法在为方法签名添加一个或多个类型参数后，就成为泛型。如下所示：

static void OutputThing<T>(T thing)
{
      Console.WriteLine("Thing: {0}",thing);
}

这里T是类型变量，它出现在方法名后面的一对尖括号中。这样声明后，这个参数就可以在参数列表中和方法体重当成类型使用。这个方法并不关心这个thing元素和它的类型，它只是把它的值传递给其他方法以进一步处理。

下面是用显示类型参数调用这个函数：

OutputThing<string>("A string");
OutputThing<int>(42);

使用显式类型参数意味着这个类型要受到Visual Studio的智能感知和C#编译器的双重检查。如下面这个调用会产生编译错误信息：

OutputThing<double>("A string");

错误如下：

尽管这个例子很简单，但它说明泛型的一个作用：不是使用类型对象的参数，而是在调用中显式说明类型，这回启动严格的类型检查。

另一方面，许多程序员认为直接使用显式类型过于草率，OutputThing方法也可以像下面这样调用：

OutputThing("A string");
OutputThing(42);

这里使用类型推断机制可以根据字面值推断它的类型。这并不是一个无类型调用，在OutputThing方法中还有一个类型变量T。上面两个调用语句实际上T分别代表了string和int，编译器会在编译时自动为它们替换为该类型。

然而，许多程序员把C#类型推断看成是一个只有在必要时才使用的功能，而不是一个任何时候都可以使用的通用工具，这是正确的，使用类型推断，会让复杂的代码的可读性变差。

下面是一个稍微复杂（同时也比较有用）的有关泛型的李子

        static void Apply<T>(IEnumerable<T> sequence, Action<T> action)
        {
            foreach (T item in sequence)
            {
                action(item);
            }
        }

本例中也有一个类型参数T，但是它作用在这个方法的两个参数上，它们之间存在一种关联：第一个参数是事件序列，第二个参数是一个委托，此委托作用的参数就是在此序列中的事件类型。这正是泛型表现出强大功能的地方，如果不使用泛型，但仍然希望此方法可以灵活应用于不同类型，就无法表现出这种关联性。

泛型元素并不关心类型本身。下面是对Apply方法的调用：

var values = new List<int> { 10, 20, 35 };
Apply(values, v => Console.WriteLine("Value:{0}", v));

调用Apply方法，但是省略了泛型参数，编译器需要推断Apply调用语句中参数T的类型，为此需要检查参数。

C#函数式程序设计之泛型类

也可以给类添加类型信息。在这种情况下，类型参数的作用域是整个类，但其用法与前面完全一样：它代表某个类型。下面的例子是一个链表的实现（不完整）：

    public class ListItem<T>
    {
        public ListItem(T value)
        {
            this.value = value;
        }

        private ListItem(T value, ListItem<T> next)
            : this(value)
        {
            this.next = next;
        }

        private readonly T value;
        public T Value
        {
            get { return value; }
        }

        private ListItem<T> next;
        public ListItem<T> Prepend(T value)
        {
            return new ListItem<T>(value, this);
        }
    }

ListItem类有一个泛型参数T，这个参数封装在ListItem容器中，在类中任何需要显式类型的位置都可以使用这个类。使用泛型会使ListItem类更加灵活，因为它可以把任何其他类型的信息封装到链表列中。

同时，泛型系统会使编译器的类型检查功能更强大。上例中的Prepend方法只接受T类型的值。从ListItem类的实例角度来看，T是固定的，换言之，新的值必须与当前实例的值具有相同类型。分析下面的例子：

        public static void List()
        {
            var intItem = new ListItem<int>(10);
            var secondItem = intItem.Prepend(20);
            var thirdItem = secondItem.Prepend("string");
        }

这里，当ListItem类与new关键字一起使用时，要在类名中添加一个类型参数，现在保存在ListItem变量中的实例是类型化的，包含了类型为int的值。其结果是，Prepend方法可以接受一个为int的类型参数，因此，上例会报错：

泛型语法的最后一个部分是多个类型参数。在任何情况下，只要使用类型参数，就不会只有一个。看下面的代码：

    public class Test<T1, T2>
    {
        private Test(T1 val1, T2 val2)
        {
            this.val1 = val1;
            this.val2 = val2;
        }
        private readonly T1 val1;
        public T1 Val1
        {
            get
            {
                return val1;
            }
        }

        private readonly T2 val2;
        public T2 Val2
        {
            get
            {
                return val2;
            }
        }
    }

使用多个泛型参数实际上并没有什么特别之处。重要的是必须认识到这是完全可行的，最后一点是：类中的类型参数与方法中的类型参数可以同时使用，但是必须保证它们不会发生冲突。

C#函数式程序设计之泛型（上）

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