C#高级编程（第10版） C# 6 & .NET Core 1.0 （.NET开发经典名著）
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6.3 泛型类的功能

在创建泛型类时，还需要一些其他C#关键字。例如，不能把null赋予泛型类型。此时，如下一节所述，可以使用default关键字。如果泛型类型不需要Object类的功能，但需要调用泛型类上的某些特定方法，就可以定义约束。

本节讨论如下主题：

● 默认值

● 约束

● 继承

● 静态成员

首先介绍一个使用泛型文档管理器的示例。文档管理器用于从队列中读写文档。先创建一个新的控制台项目DocumentManager，并添加DocumentManager<T>类。AddDocument()方法将一个文档添加到队列中。如果队列不为空，IsDocumentAvailable只读属性就返回true(代码文件DocumentManager/DocumentManager.cs)。

注意：在．NET Core中，这个示例需要引用NuGet包System. Collections。

        using System;
        using System.Collections.Generic;
        namespace Wrox.ProCSharp.Generics
        {
          public class DocumentManager<T>
          {
            private readonly Queue<T> documentQueue = new Queue<T>();
            public void AddDocument(T doc)
            {
              lock (this)
              {
                documentQueue.Enqueue(doc);
              }
            }
            public bool IsDocumentAvailable => documentQueue.Count > 0;
          }
        }

第21和22章将讨论线程和lock语句。

6.3.1 默认值

现在给DocumentManager<T>类添加一个GetDocument()方法。在这个方法中，应把类型T指定为null。但是，不能把null赋予泛型类型。原因是泛型类型也可以实例化为值类型，而null只能用于引用类型。为了解决这个问题，可以使用default关键字。通过default关键字，将null赋予引用类型，将0赋予值类型。

        public T GetDocument()
        {
          T doc = default(T);
          lock (this)
          {
            doc = documentQueue.Dequeue();
          }
          return doc;
        }

注意：default关键字根据上下文可以有多种含义。switch语句使用default定义默认情况。在泛型中，取决于泛型类型是引用类型还是值类型，泛型default将泛型类型初始化为null或0。

6.3.2 约束

如果泛型类需要调用泛型类型中的方法，就必须添加约束。

对于DocumentManager<T>，文档的所有标题应在DisplayAllDocuments()方法中显示。Document类实现带有Title和Content属性的IDocument接口(代码文件DocumentManager/Document.cs)：

        public interface IDocument
        {
          string Title { get; set; }
          string Content { get; set; }
        }
        public class Document: IDocument
        {
          public Document()
          {
          }
          public Document(string title, string content)
          {
            Title = title;
            Content = content;
          }
          public string Title { get; set; }
          public string Content { get; set; }
        }

要使用DocumentManager<T>类显示文档，可以将类型T强制转换为IDocument接口，以显示标题(代码文件DocumentManager/DocumentManager.cs)：

        public void DisplayAllDocuments()
        {
          foreach (T doc in documentQueue)
          {
            WriteLine(((IDocument)doc).Title);
          }
        }

问题是，如果类型T没有实现IDocument接口，这个类型强制转换就会导致一个运行时异常。最好给DocumentManager<TDocument>类定义一个约束：TDocument类型必须实现IDocument接口。为了在泛型类型的名称中指定该要求，将T改为TDocument。where子句指定了实现IDocument接口的要求。

        public class DocumentManager<TDocument>
            where TDocument: IDocument
        {

注意：给泛型类型添加约束时，最好包含泛型参数名称的一些信息。现在，示例代码给泛型参数使用TDocument，来代替T。对于编译器而言，参数名不重要，但更具可读性。

这样就可以编写foreach语句，从而使类型TDocument包含属性Title。Visual Studio IntelliSense和编译器都会提供这个支持。

        public void DisplayAllDocuments()
        {
          foreach (TDocument doc in documentQueue)
          {
            WriteLine(doc.Title);
          }
        }

在Main()方法中，用Document类型实例化DocumentManager<TDocument>类，而Document类型实现了需要的IDocument接口。接着添加和显示新文档，检索其中一个文档(代码文件DocumentManager/ Program.cs)：

        public static void Main()
        {
          var dm = new DocumentManager<Document>();
          dm.AddDocument(new Document("Title A", "Sample A"));
          dm.AddDocument(new Document("Title B", "Sample B"));
          dm.DisplayAllDocuments();
          if (dm.IsDocumentAvailable)
          {
            Document d = dm.GetDocument();
            WriteLine(d.Content);
          }
        }

DocumentManager现在可以处理任何实现了IDocument接口的类。

在示例应用程序中介绍了接口约束。泛型支持几种约束类型，如表6-1所示。

表6-1

注意：只能为默认构造函数定义构造函数约束，不能为其他构造函数定义构造函数约束。

使用泛型类型还可以合并多个约束。where T : IFoo, new()约束和MyClass<T>声明指定，类型T必须实现IFoo接口，且必须有一个默认构造函数。

        public class MyClass<T>
          where T: IFoo, new()
        {
          //...

注意：在C#中，where子句的一个重要限制是，不能定义必须由泛型类型实现的运算符。运算符不能在接口中定义。在where子句中，只能定义基类、接口和默认构造函数。

6.3.3 继承

前面创建的LinkedList<T>类实现了IEnumerable<T>接口：

        public class LinkedList<T>: IEnumerable<T>
        {
          //...

泛型类型可以实现泛型接口，也可以派生自一个类。泛型类可以派生自泛型基类：

        public class Base<T>
        {
        }
        public class Derived<T>: Base<T>
        {
        }

其要求是必须重复接口的泛型类型，或者必须指定基类的类型，如下例所示：

        public class Base<T>
        {
        }
        public class Derived<T>: Base<string>
        {
        }

于是，派生类可以是泛型类或非泛型类。例如，可以定义一个抽象的泛型基类，它在派生类中用一个具体的类实现。这允许对特定类型执行特殊的操作：

        public abstract class Calc<T>
        {
          public abstract T Add(T x, T y);
          public abstract T Sub(T x, T y);
        }
        public class IntCalc: Calc<int>
        {
          public override int Add(int x, int y) => x + y;
          public override int Sub(int x, int y) => x - y;
        }

还可以创建一个部分的特殊操作，如从Query中派生StringQuery类，只定义一个泛型参数，如字符串TResult。要实例化StringQuery，只需要提供TRequest的类型：

        public class Query<TRequest, TResult>
        {
        }
        public StringQuery<TRequest> : Query<TRequest, string>
        {
        }

6.3.4 静态成员

泛型类的静态成员需要特别关注。泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。下面看一个例子，其中StaticDemo<T>类包含静态字段x：

        public class StaticDemo<T>
        {
          public static int x;
        }

由于同时对一个string类型和一个int类型使用了StaticDemo<T>类，因此存在两组静态字段：

        StaticDemo<string>.x = 4;
        StaticDemo<int>.x = 5;
        WriteLine(StaticDemo<string>.x);   // writes 4
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