什么是泛型
我们在编写程序时，经常遇到两个模块的功能非常相似，只是一个是处理int数据，另一个是处理string数据，或者其他自定义的数据类型，但我们没有办法，只能分别写多个方法处理每个数据类型，因为方法的参数类型不同。有没有一种办法，在方法中传入通用的数据类型，这样不就可以合并代码了吗？泛型的出现就是专门解决这个问题的。读完本篇文章，你会对泛型有更深的了解。
为什么要使用泛型
为了了解这个问题，我们先看下面的代码，代码省略了一些内容，但功能是实现一个栈，这个栈只能处理int数据类型：
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];
}
}
上面代码运行的很好，但是，当我们需要一个栈来保存string类型时，该怎么办呢？很多人都会想到把上面的代码复制一份，把int改成string不就行了。当然，这样做本身是没有任何问题的，但一个优秀的程序是不会这样做的，因为他想到若以后再需要long、node类型的栈该怎样做呢？还要再复制吗？优秀的程序员会想到用一个通用的数据类型object来实现这个栈：
public class stack
{
private object[] m_item;
public object pop(){...}
public void push(object item){...}
public stack(int i)
{
this.m_item = new[i];
}
}
这个栈写的不错，他非常灵活，可以接收任何数据类型，可以说是一劳永逸。但全面地讲，也不是没有缺陷的，主要表现在：
当stack处理值类型时，会出现装箱、折箱操作，这将在托管堆上分配和回收大量的变量，若数据量大，则性能损失非常严重。
在处理引用类型时，虽然没有装箱和折箱操作，但将用到数据类型的强制转换操作，增加处理器的负担。
在数据类型的强制转换上还有更严重的问题（假设stack是stack的一个实例）：
node1 x = new node1();
stack.push(x);
node2 y = (node2)stack.pop();
上面的代码在编译时是完全没问题的，但由于push了一个node1类型的数据，但在pop时却要求转换为node2类型，这将出现程序运行时的类型转换异常，但却逃离了编译器的检查。
针对object类型栈的问题，我们引入泛型，他可以优雅地解决这些问题。泛型用用一个通过的数据类型t来代替object，在类实例化时指定t的类型，运行时（runtime）自动编译为本地代码，运行效率和代码质量都有很大提高，并且保证数据类型安全。
使用泛型
下面是用泛型来重写上面的栈，用一个通用的数据类型t来作为一个占位符，等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力：
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];
}
}
类的写法不变，只是引入了通用数据类型t就可以适用于任何数据类型，并且类型安全的。这个类的调用方法：
//实例化只能保存int类型的类
stack a = new stack(100);
a.push(10);
a.push("8888"); //这一行编译不通过，因为类a只接收int类型的数据
int x = a.pop();
//实例化只能保存string类型的类
stack b = new stack(100);
b.push(10); //这一行编译不通过，因为类b只接收string类型的数据
b.push("8888");
string y = b.pop();
这个类和object实现的类有截然不同的区别：
1. 他是类型安全的。实例化了int类型的栈，就不能处理string类型的数据，其他数据类型也一样。
2. 无需装箱和折箱。这个类在实例化时，按照所传入的数据类型生成本地代码，本地代码数据类型已确定，所以无需装箱和折箱。
3. 无需类型转换。
泛型类实例化的理论
c#泛型类在编译时，先生成中间代码il，通用类型t只是一个占位符。在实例化类时，根据用户指定的数据类型代替t并由即时编译器（jit）生成本地代码，这个本地代码中已经使用了实际的数据类型，等同于用实际类型写的类，所以不同的封闭类的本地代码是不一样的。按照这个原理，我们可以这样认为：
泛型类的不同的封闭类是分别不同的数据类型。
例：stack和stack是两个完全没有任何关系的类，你可以把他看成类a和类b，这个解释对泛型类的静态成员的理解有很大帮助。
泛型类中数据类型的约束
程序员在编写泛型类时，总是会对通用数据类型t进行有意或无意地有假想，也就是说这个t一般来说是不能适应所有类型，但怎样限制调用者传入的数据类型呢？这就需要对传入的数据类型进行约束，约束的方式是指定t的祖先，即继承的接口或类。因为c#的单根继承性，所以约束可以有多个接口，但最多只能有一个类，并且类必须在接口之前。这时就用到了c#2.0的新增关键字：
public class node where t : stack, icomparable
where v: stack
{...}
以上的泛型类的约束表明，t必须是从stack和icomparable继承，v必须是stack或从stack继承，否则将无法通过编译器的类型检查，编译失败。
通用类型t没有特指，但因为c#中所有的类都是从object继承来，所以他在类node的编写中只能调用object类的方法，这给程序的编写造成了困难。比如你的类设计只需要支持两种数据类型int和string，并且在类中需要对t类型的变量比较大小，但这些却无法实现，因为object是没有比较大小的方法的。 了解决这个问题，只需对t进行icomparable约束，这时在类node里就可以对t的实例执行compareto方法了。这个问题可以扩展到其他用户自定义的数据类型。
如果在类node里需要对t重新进行实例化该怎么办呢？因为类node中不知道类t到底有哪些构造函数。为了解决这个问题，需要用到new约束：
public class node where t : stack, new()
where v: icomparable
需要注意的是，new约束只能是无参数的，所以也要求相应的类stack必须有一个无参构造函数，否则编译失败。
c#中数据类型有两大类：引用类型和值类型。引用类型如所有的类，值类型一般是语言的最基本类型，如int, long, struct等，在泛型的约束中，我们也可以大范围地限制类型t必须是引用类型或必须是值类型，分别对应的关键字是class和struct:
public class node where t : class
where v: struct
泛型方法
泛型不仅能作用在类上，也可单独用在类的方法上，他可根据方法参数的类型自动适应各种参数，这样的方法叫泛型方法。看下面的类：
public class stack2
{
public void push(stack s, params t[] p)
{
foreach (t t in p)
{
s.push(t);
}
}
}
原来的类stack一次只能push一个数据，这个类stack2扩展了stack的功能（当然也可以直接写在stack中），他可以一次把多个数据压入stack中。其中push是一个泛型方法，这个方法的调用示例如下：
stack x = new stack(100);
stack2 x2 = new stack2();
x2.push(x, 1, 2, 3, 4, 6);
string s = "";
for (int i = 0; i < 5; i )
{
s = x.pop().tostring();
} //至此，s的值为64321
泛型中的静态成员变量
在c#1.x中，我们知道类的静态成员变量在不同的类实例间是共享的，并且他是通过类名访问的。c#2.0中由于引进了泛型，导致静态成员变量的机制出现了一些变化：静态成员变量在相同封闭类间共享，不同的封闭类间不共享。
这也非常容易理解，因为不同的封闭类虽然有相同的类名称，但由于分别传入了不同的数据类型，他们是完全不同的类，比如：
stack a = new stack();
stack b = new stack();
stack c = new stack();
类实例a和b是同一类型，他们之间共享静态成员变量，但类实例c却是和a、b完全不同的类型，所以不能和a、b共享静态成员变量。
泛型中的静态构造函数
静态构造函数的规则：只能有一个，且不能有参数，他只能被.net运行时自动调用，而不能人工调用。
泛型中的静态构造函数的原理和非泛型类是一样的，只需把泛型中的不同的封闭类理解为不同的类即可。以下两种情况可激发静态的构造函数：
1. 特定的封闭类第一次被实例化。
2. 特定封闭类中任一静态成员变量被调用。
泛型类中的方法重载
方法的重载在.net framework中被大量应用，他要求重载具有不同的签名。在泛型类中，由于通用类型t在类编写时并不确定，所以在重载时有些注意事项，这些事项我们通过以下的例子说明：
public class node
{
public t add(t a, v b) //第一个add
{
return a;
}
public t add(v a, t b) //第二个add
{
return b;
}
public int add(int a, int b) //第三个add
{
return a b;
}
}
上面的类很明显，如果t和v都传入int的话，三个add方法将具有同样的签名，但这个类仍然能通过编译，是否会引起调用混淆将在这个类实例化和调用add方法时判断。请看下面调用代码：
node node = new node();
object x = node.add(2, 11);
这个node的实例化引起了三个add具有同样的签名，但却能调用成功，因为他优先匹配了第三个add。但如果删除了第三个add，上面的调用代码则无法编译通过，提示方法产生的混淆，因为运行时无法在第一个add和第二个add之间选择。
node node = new node();
object x = node.add(2, "11");
这两行调用代码可正确编译，因为传入的string和int，使三个add具有不同的签名，当然能找到唯一匹配的add方法。
由以上示例可知，c#的泛型是在实例的方法被调用时检查重载是否产生混淆，而不是在泛型类本身编译时检查。同时还得出一个重要原则：
当一般方法与泛型方法具有相同的签名时，会覆盖泛型方法。
泛型类的方法重写
方法重写（override）的主要问题是方法签名的识别规则，在这一点上他与方法重载一样，请参考泛型类的方法重载。
泛型的使用范围
本文主要是在类中讲述泛型，实际上，泛型还可以用在类方法、接口、结构（struct）、委托等上面使用，使用方法大致相同，就不再讲述。
小结
c# 泛型是开发工具库中的一个无价之宝。它们可以提高性能、类型安全和质量，减少重复性的编程任务，简化总体编程模型，而这一切都是通过优雅的、可读性强的语法完成的。尽管 c# 泛型的根基是 c 模板，但 c# 通过提供编译时安全和支持将泛型提高到了一个新水平。c# 利用了两阶段编译、元数据以及诸如约束和一般方法之类的创新性的概念。毫无疑问，c# 的将来版本将继续发展泛型，以便添加新的功能，并且将泛型扩展到诸如数据访问或本地化之类的其他 .net framework 领域。
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