淺談C#泛型的用處
為什么要使用C#泛型?
為了了解這個問題，我們先看下面的代碼，代碼省略了一些內容，但功能是實現一個棧，這個棧只能處理int數據類型：
- public class Stack
- {
- private int[] m_item;
- public int Pop(){...}
- public void Push(int item){...}
- public Stack(int i)
- {
- this.m_item = new int[i];
- }
- }
上面代碼運行的很好，但是，當我們需要一個棧來保存string類型時，該怎么辦呢？很多人都會想到把上面的代碼復制一份，把int改成string不就行了。當然，這樣做本身是沒有任何問題的，但一個優秀的程序是不會這樣做的，因為他想到若以后再需要long、Node類型的棧該怎樣做呢？還要再復制嗎？優秀的程序員會想到用一個通用的數據類型object來實現這個棧：
- public class Stack
- {
- private object[] m_item;
- public object Pop(){...}
- public void Push(object item){...}
- public Stack(int i)
- {
- this.m_item = new[i];
- }
- }
這個棧寫的不錯，他非常靈活，可以接收任何數據類型，可以說是一勞永逸。但全面地講，也不是沒有缺陷的，主要表現在：
當Stack處理值類型時，會出現裝箱、折箱操作，這將在托管堆上分配和回收大量的變量，若數據量大，則性能損失非常嚴重。
在處理引用類型時，雖然沒有裝箱和折箱操作，但將用到數據類型的強制轉換操作，增加處理器的負擔。
在數據類型的強制轉換上還有更嚴重的問題（假設stack是Stack的一個實例）：
- Node1 x = new Node1();
- stack.Push(x);
- Node2 y = (Node2)stack.Pop();
上面的代碼在編譯時是完全沒問題的，但由于Push了一個Node1類型的數據，但在Pop時卻要求轉換為Node2類型，這將出現程序運行時的類型轉換異常，但卻逃離了編譯器的檢查。
針對object類型棧的問題，我們引入泛型，他可以優雅地解決這些問題。泛型用用一個通過的數據類型T來代替object，在類實例化時指定T的類型，運行時（Runtime）自動編譯為本地代碼，運行效率和代碼質量都有很大提高，并且保證數據類型安全。
使用C#泛型
下面是用泛型來重寫上面的棧，用一個通用的數據類型T來作為一個占位符，等待在實例化時用一個實際的類型來代替。讓我們來看看泛型的威力：
- public class Stack
- {
- private T[] m_item;
- public T Pop(){...}
- public void Push(T item){...}
- public Stack(int i)
- {
- this.m_item = new T[i];
- }
- }
類的寫法不變，只是引入了通用數據類型T就可以適用于任何數據類型，并且類型安全的。這個類的調用方法：
- //實例化只能保存int類型的類
- Stack a = new Stack(100);
- a.Push(10);
- a.Push("8888"); //這一行編譯不通過，因為類a只接收int類型的數據
- int x = a.Pop();
- //實例化只能保存string類型的類
- Stack b = new Stack(100);
- b.Push(10); //這一行編譯不通過，因為類b只接收string類型的數據
- b.Push("8888");
- string y = b.Pop();
這個類和object實現的類有截然不同的區別：
1. 他是類型安全的。實例化了int類型的棧，就不能處理string類型的數據，其他數據類型也一樣。
2.無需裝箱和折箱。這個類在實例化時，按照所傳入的數據類型生成本地代碼，本地代碼數據類型已確定，所以無需裝箱和折箱。
3. 無需類型轉換。
理論知識：
所謂泛型：即通過參數化類型來實現在同一份代碼上操作多種數據類型。泛型編程是一種編程范式，它利用“參數化類型”將類型抽象化，從而實現更為靈活的復用。
C#泛型賦予了代碼更強的類型安全，更好的復用，更高的效率，更清晰的約束。
C#泛型能力由CLR在運行時支持，區別于C++的編譯時模板機制，和java的編譯時的“搽拭法”。這使得泛型能力可以在各個支持CLR的語言之間進行無縫的互操作。
C#泛型代碼在被編譯為IL和元數據時，采用特殊的占位符來表示泛型類型，并用專有的IL指令支持泛型操作。而真正的泛型實例化工作以“on-demand”的方式，發生在JIT編譯時。
C#泛型編譯機制如下：
***輪編譯時，編譯器只為Stack
JIT編譯時，當JIT編譯器***次遇到Stack
CLR為所有類型參數為“引用類型”的泛型類型產生同一份代碼，但如果類型參數為“值類型”，對每一個不同的“值類型”，CLR將為其產生一份獨立的代碼。
C#泛型的幾個特點
如果實例化泛型類型的參數相同，那么JIT編譯器會重復使用該類型，因此C#的動態泛型能力避免了C++靜態模板可能導致的代碼膨脹的問題。
C#泛型類型攜帶有豐富的元數據，因此C#的泛型類型可以應用于強大的反射技術。
C#的泛型采用“基類、接口、構造器、值類型/引用類型”的約束方式來實現對類型參數的“顯示約束”，提高了類型安全的同時，也喪失了C++模板基于“簽名”的隱式約束所具有的高靈活性。
C#泛型類在編譯時，先生成中間代碼IL，通用類型T只是一個占位符。在實例化類時，根據用戶指定的數據類型代替T并由即時編譯器（JIT）生成本地代碼，這個本地代碼中已經使用了實際的數據類型，等同于用實際類型寫的類，所以不同的封閉類的本地代碼是不一樣的。按照這個原理，我們可以這樣認為：泛型類的不同的封閉類是分別不同的數據類型。
這樣泛型不僅更加靈活，也同時將代碼的簡便和提高到一個層次！不用再為具體不同的重載方法寫具體的代碼了！
C# 泛型是開發工具庫中的一個無價之寶。它們可以提高性能、類型安全和質量，減少重復性的編程任務，簡化總體編程模型，而這一切都是通過優雅的、可讀性強的語法完成的。盡管 C# 泛型的根基是 C++ 模板，但 C# 通過提供編譯時安全和支持將泛型提高到了一個新水平。C# 利用了兩階段編譯、元數據以及諸如約束和一般方法之類的創新性的概念。毫無疑問，C# 的將來版本將繼續發展泛型，以便添加新的功能，并且將泛型擴展到諸如數據訪問或本地化之類的其他 .NET Framework 領域。
當然，C#的泛型還很多應用，現在我還只是了解了它的機制和原理，在接下來的學習中我會系統得學習泛型所支持的抽象泛型，接口泛型，結構和委托等！
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