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C#的泛型和匿名类型

news 来源：原创 2025/6/27 21:12:07

一、C#的泛型简介

泛型是一种允许你延迟编写类或方法中的数据类型规范，直到你在实际使用时才替换为具体的数据类型【简单的说：泛型就是允许我们编写能够适用于任何数据类型的代码，而无需为每种特定类型重写相同的代码】(T是类型参数，起到站位符的作用，编译时被真正的类型替代)。

**泛型的特性**
序号	泛型的特性说明
1	泛型有助于开发人员最大限度的重用代码、保护类型的安全性和提高性能
2	开发人员可以创建自己的【泛型接口】【泛型类】【泛型方法】【泛型事件】【泛型委托】

**泛型的优点**
序号	泛型的优点	说明
1	类型安全	泛型确保我们在实际代码中使用的都是正确的数据类型【可在编译时捕获到错误来确保类型安全】
2	代码重用	泛型可以让我们只用编写一次通用代码，就可用来处理各种不同数据类型（如各种方法重载）
3	提高性能	泛型避免了不必要的类型转换【没有装箱拆箱的消耗】，使得程序运行更快装箱和取消装箱 - C# \| Microsoft Learn C#基础：理解装箱与拆箱 C# 装箱和拆箱
4	灵活性	可以创建泛型接口、类、方法和委托内容，可处理我们选择的任何类型

**泛型的参数类型约束**
《1》【泛型约束】主要是用于告知编译器类型参数必须具备的功能（在没有任何约束的情况下，类型参数可以是任何类型。编译器只能假定 System.Object 的成员，它是任何 .NET 类型的最终基类）；《2》使用泛型约束的原因是【约束指定类型参数的功能和预期】（声明这些约束意味着你可以使用约束类型的操作和方法调用）
序号	泛型约束	说明
1	where T : struct	表示类型参数必须是不可为 null 的值类型；由于所有值类型都具有可访问的无参数构造函数（无论是声明的还是隐式的），因此 `struct` 约束表示 `new()` 约束，并且不能与 `new()` 约束结合使用。 `struct` 约束也不能与 `unmanaged` 约束结合使用
2	where T : class	类型参数必须是引用类型。此约束还应用于任何类、接口、委托或数组类型
3	where T : class?	类型参数必须是可为 null 或不可为 null 的引用类型。此约束还应用于任何类、接口、委托或数组类型（包括记录）
4	where T : notnull	类型参数必须是不可为 null 的类型。参数可以是不可为 null 的引用类型，也可以是不可为 null 的值类型。
5	where T : unmanaged	类型参数必须是不可为 null 的非托管类型。 `unmanaged` 约束表示 `struct` 约束，且不能与 `struct` 约束或 `new()` 约束结合使用。
6	where T : new()	类型参数必须具有公共无参数构造函数。与其他约束一起使用时，`new()` 约束必须最后指定。 `new()` 约束不能与 `struct` 和 `unmanaged` 约束结合使用。
7	`where T :`<基类名>	类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。在可为 null 的上下文中，`T` 必须是从指定基类派生的不可为 null 的引用类型。
8	`where T :`<基类名>？	类型参数必须是指定的基类或派生自指定的基类。在可为 null 的上下文中，`T` 可以是从指定基类派生的可为 null 或不可为 null 的类型。
9	`where T :`<接口名>	类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型。在的可为 null 的上下文中，`T` 必须是实现指定接口的不可为 null 的类型
10	`where T :`<接口名>？	类型参数必须是指定的接口或实现指定的接口。可指定多个接口约束。约束接口也可以是泛型。在可为 null 的上下文中，`T` 可以是可为 null 的引用类型、不可为 null 的引用类型或值类型。 `T` 不能是可为 null 的值类型
11	where T : U	为 `T` 提供的类型参数必须是为 `U` 提供的参数或派生自为 `U` 提供的参数。在可为 null 的上下文中，如果 `U` 是不可为 null 的引用类型，`T` 必须是不可为 null 的引用类型。如果 `U` 是可为 null 的引用类型，则 `T` 可以是可为 null 的引用类型，也可以是不可为 null 的引用类型
12	where T : default	重写方法或提供显式接口实现时，如果需要指定不受约束的类型参数，此约束可解决歧义。 `default` 约束表示基方法，但不包含 `class` 或 `struct` 约束。有关详细信息，请参阅default约束规范建议
13	where T : allows ref struct	此反约束声明 `T` 的类型参数可以是 `ref struct` 类型。该泛型类型或方法必须遵循 `T` 的任何实例的引用安全规则，因为它可能是 `ref struct`
某些约束是互斥的，而某些约束必须按指定顺序排列：《1》最多可应用 `struct`、`class`、`class?`、`notnull` 和 `unmanaged` 约束中的一个，则它必须是为该类型参数指定的第一个约束；《2》基类约束（`where T : Base` 或 `where T : Base?`）不能与 `struct`、`class`、`class?`、`notnull` 或 `unmanaged` 约束中的任何一个结合使用；《3》无论哪种形式，都最多只能应用一个基类约束。如果想要支持可为 null 的基类型，请使用 `Base?；` 《4》不能将接口不可为 null 和可为 null 的形式命名为约束；《5》`new()` 约束不能与 `struct` 或 `unmanaged` 约束结合使用。如果指定 `new()` 约束，则它必须是该类型参数的最后一个约束。反约束（如果适用）可以遵循 `new()` 约束；《6》`default` 约束只能应用于替代或显式接口实现。它不能与 `struct` 或 `class` 约束结合使用；《7》`allows ref struct` 反约束不能与 `class` 或 `class?` 约束结合使用；《8》`allows ref struct` 反约束必须遵循该类型参数的所有约束；

二、C#的泛型和匿名类型使用

2.1、泛型类示例

//泛型类定义【基础】
修饰符 class 类名<T>
{类代码
}

泛型引入了类型参数用来充当数据类型的占位符，如下是一个可用于任何数据类型的泛型类和方法示例：

/// <summary>
/// 箱子泛型类
/// </summary>
/// <typeparam name="T">T是类型参数，可以是C#支持的所有数据类型（如：string,int,double,bool等）</typeparam>
internal class Box<T>
{public T Value { get; set; }public Box(T value){this.Value = value;    }public void Print(){Console.WriteLine($"【{Value}】属于【{Value?.GetType()}】类型");}}//Class_end/// <summary>
/// 测试【箱子泛型类】的部分示例
/// </summary>
private static void TestBox()
{Console.WriteLine("---创建一个存放string数据的箱子---");Box<string> strBox = new Box<string>("字符串箱子");strBox.Print();Console.WriteLine("---创建一个存放Int数据的箱子---");Box<int> intBox = new Box<int>(666);intBox.Print();Console.WriteLine("---创建一个存放Double数据的箱子---");Box<double> doubleBox = new Box<double>(777.88888);doubleBox.Print();}

运行结果如下：【可以看到我们创建的泛型Box类可以创建各种数据类型的内容并打印出来】

2.2、泛型方法示例

 //泛型方法定义修饰符 void 方法名称<类型参数>(类型参数 t){}//多泛型方法修饰符 void 方法名称<类型参数1,类型参数2>(类型参数1 left, 类型参数2 Right){}//带约束的泛型方法修饰符 类型参数 方法名称<类型参数>(类型参数 left, 类型参数 Right) where 类型参数 : 约束{}

  //定义一个泛型方法，且实现泛型的数学运算internal class TestMethod{public static T Add<T>(T left, T Right) where T : INumber<T>{return left + Right;}}//Class_end//测试泛型方法private static void Test(){     int res = TestMethod.Add(5,6);Console.WriteLine($"5+6={res}");double res2 = TestMethod.Add(5.55, 6.32);Console.WriteLine($"5.55+6.32={res2}");}

运行结果如下：

2.3、泛型接口示例

//泛型接口定义
修饰符 interface I接口名称<类型参数> 
{类型参数 字段名称{ get; }void 方法名称1(类型参数 t);  类型参数 方法名称2(); 
}

使用泛型接口可在不同的类型中强制实施类型安全行为，且在不同类型之间强制实施一致行为，同时使代码保持灵活且可重用。

System.Collections.Generic 命名空间（C#所有泛型集合的接口和类） | Microsoft Learnhttps://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.collections.generic?view=net-9.0 IComparer<in T>接口表示具体的比较方法；实现创建PeopleComparer继承IComparer泛型接口对People的年龄比较排序示例：

--定义两个数据类型比较的接口IComparer
public interface IComparer<in T>
{int Compare(T? x, T? y);
}internal class People {public string? Name { get; set; }public int Age { get; set; }}//Class_end--继承 IComparer接口并实现具体的比较方法
internal class PeopleComparer : IComparer<People>
{public int Compare(People? x, People? y){return x.Age.CompareTo(y.Age);}
}//Class_end//测试泛型接口
private static void TestGenericInterface()
{var Peoples = new List<People>{new People{Name="张三",Age=26 },new People{Name="李四",Age=29 },new People{Name="王五",Age=28 }};Peoples.Sort(new PeopleComparer());// Peoples.Sort(new PeopleComparer());foreach (var people in Peoples) { Console.WriteLine($"【{people.Name}】【{people.Age}】"); }
}

协变和逆变
序号	协变和逆变	说明
1	协变	允许将更具体的类型（派生类型）分配给更常规的类型（基类型） `//示例【将更具体的string类型转为object类】 IEnumerable<string> strings = new List<string>(); IEnumerable<object> objects = strings;`
2	逆变	允许将更常规的类型（基类型）分配给更具体的类型（派生类型） `//示例【将通用的object类型转换为具体的stirng类型】Action<object> handleObject = obj => Console.WriteLine(obj);Action<string> handleString = handleObject;`
1、使用泛型类型时，协变和逆变允许灵活性，尤其是在将一种类型分配给另一种类型时。它们有助于确保某些方案中相关类型之间的兼容性。 2、读取数据（如循环访问集合）时，协变非常有用。在写入或处理数据（如将参数传递给方法）时，逆变非常有用。协变和逆变 - C# \| Microsoft Learn

2.4、泛型委托示例

namespace TestConsole
{//定义泛型委托public delegate T1 MyDel<T1,T2>(T2 t2);internal class TestDel{public TestDel(){//注册委托1方法notify += MsgNotify;//注册委托2方法sendMsg += SendMsg;}//声明泛型委托1public MyDel<string,bool> notify;//编写泛型委托1的需要调用的方法private string MsgNotify(bool status){string res = "";if (status){Console.WriteLine($"---泛型委托1执行：状态是【{status}】---");res = "执行泛型委托1完成";}return res;}//声明泛型委托2public MyDel<int, string> sendMsg;//编写泛型委托2的需要调用的方法private int SendMsg(string msg){int res= 0;if (!string.IsNullOrEmpty(msg) && msg.Contains("sg")){var tmp = msg.Split("sg");Console.WriteLine($"---泛型委托2执行：【{tmp[1]}】开始发送到加密服务器---");res = 222;}return res;}}
}

 /// <summary>/// 测试泛型委托/// </summary>private static void TestGenericDelegate(){TestConsole.TestDel testDel= new TestConsole.TestDel();//使用委托1string res1 = testDel.notify(true);Console.WriteLine($"使用委托1的结果是【{res1}】\n");//使用委托2int res2 = testDel.sendMsg("sg你好,我是客户端");Console.WriteLine($"使用委托2的结果是【{res2}】\n");}

执行结果：

2.5、匿名类型示例

**匿名类型特点**
序号	匿名类型特点【匿名类型主要用于临时数据结构，定义完整类是不必要的】
1	匿名类型是使用 `new` 运算符和对象初始值设定项创建的
2	匿名类通常使用隐式类型变量var声明
3	它们通常用于语言集成查询（LINQ）中，以返回对象的部分属性
注意：《1》匿名类型允许创建具有只读属性的对象，且不用定义类【编译器为类型生成名称，且该名称在源码中无法访问；其中编译器会自行确定每个属性的类型】；《2》匿名类型不能用作方法参数或返回类型；《3》匿名类型只适用于方法范围内创建临时数据结构；

//创建匿名对象
var tmp = new { Name = "匿名类型", msg = "测试" };
Console.WriteLine($"{tmp.Name} {tmp.msg}");

//创建匿名对象数组 
var tmpObjArray = new[]{new { Name="AB床垫",Price=1600 },new { Name="鼠标",Price=169},new { Name="键盘",Price=199 },new { Name="显示器",Price=699 },};//使用linq语法对内容进行过滤var filterRes = from obj in tmpObjArraywhere obj.Price >= 200select new { obj.Name, obj.Price };foreach (var obj in filterRes){Console.WriteLine($"【{obj.Name}】【{obj.Price}】");}

**匿名类型和元组类型比较**
序号	功能 / 特点	匿名类型	元组类型
1	类型	引用类型（`class`）	值类型（`struct`）
2	自定义成员名称	支持	支持
3	析构	不支持	支持
4	表达式树支持	支持	不支持
在匿名类型和元组类型之间进行选择 - .NET \| Microsoft Learn

三、参考资料

泛型类型参数 - C# | Microsoft Learnhttps://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/programming-guide/generics/generic-type-parametersNew 约束 - C# reference | Microsoft Learnhttps://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/language-reference/keywords/new-constraint泛型类和方法 - C# | Microsoft Learnhttps://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/fundamentals/types/generics委托和事件简介 - C# | Microsoft Learnhttps://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/csharp/delegates-overview

C# - 泛型：初学者的友好引导 - C# 高级教程 - W3schoolshttps://w3schools.tech/zh-cn/tutorial/csharp/csharp_generics