泛型的約束不止一面

1.介紹

泛型中的約束，其實就是針對型別引數的約束，限制型別引數的選擇只能在某個特定範圍內。其中的體現包括：限制型別引數必須是一個結構、限制型別引數必須是某個具體型別、限制型別引數必須派生自某個基礎類別等等。在預設情況下，定義的泛型沒有任何約束，這意味著在呼叫泛型時，可以使用任何資料型別作為型別引數。如果定義了約束，則在應用端呼叫泛型時，不傳入符合約束條件的型別引數，編譯器將提示錯誤。通過這種約束實現了編譯前型別檢查，確保了泛型在執行時對型別引數使用的安全性。

以上說的這種限制性的作用，只能體現約束表面的用意，這種用意是比較淺顯易懂。但實際上泛型的約束還有另一層的用意：「定義約束可以告知編譯器，型別引數具備了哪些能力」。我們在為某個泛型類或泛型方法編碼時，面向的型別引數T，其實類似是一個模糊神祕的事物，因為你根部不會知道它有什麼能力（屬性、方法等成員），如果你想在編寫泛型時使用型別引數T的某些能力，那麼你就可以通過定義約束來實現。例如，你想要型別引數T呼叫「比較大小」的方法從而幫助你實現排序演演算法，你就可以定義一個泛型的約束：「要求型別引數必須實現IComparer介面」。這樣一來，你的型別引數T，就能夠在你編寫泛型類的程式碼中「.」出Compare（比較的方法）。

基於上面對型別引數定義約束的用意分析，我針對約束主要的作用總結出以下兩點：

1. 對外部使用形成了限制條件，從而確保泛型的型別安全；
2. 對內部使用提供了更多能力，從而豐富功能的實現；

以上通過文字描述的形式介紹了泛型中型別引數的約束，為了更加形象的體會其中的含義和作用，下面我將通過程式碼範例的形式介紹型別引數定義約束的使用方式。

由於這只是一個為了講解泛型約束的一個範例，所以並沒有採用複雜的設計。由於劍士和狙擊手兩個職業都有相同的攻擊行為，故而將攻擊定義為了一個介面，具體的攻擊內容將交由這兩個職業類去實現。根據以上的類圖的設計，相應的程式碼如下：

 1     //攻擊介面
 2     interface IAttack
 3     {
 4         void MeleeAttacks();  //近戰攻擊
 5     }
 6 
 7     //劍士
 8     class Swordman: IAttack
 9     {
10         public Swordman() => Sword = "倚天劍";
11 
12         public string Sword { get; set; }
13         public void MeleeAttacks()
14         {
15             Console.WriteLine("使用{0}進行刺擊。", Sword);
16         }
17     }
18 
19     
20     //狙擊手
21     class Sniper : IAttack
22     {
23         public Sniper() => Gun = "98k狙擊步槍";
24         public string Gun { get; set; } //槍
25  
26         public void MeleeAttacks()
27         {
28             Console.WriteLine("使用{0}進行射擊。", Gun);
29         }
30     }

3.能力

 1     /// <summary>
 2     /// 各個職業的戰鬥
 3     /// </summary>
 4     class Combat<T> where T :IAttack
 5     {
 6         public Combat(T combatant)
 7         {
 8             _combatant = combatant;
 9         }
10         private T _combatant;//參戰者
11 
12         public void Action()
13         {
14             Console.WriteLine("戰鬥開始");
15             _combatant.MeleeAttacks();
16             Console.WriteLine("戰鬥結束");
17         }
18 
19     }

4.安全

我們在假定，泛型的約束不能夠對外部傳入的型別引數(NPC類)起到限制作用。那麼這個NPC的「戰鬥」情況可想而知，NPC是沒有主動攻擊的方法的，他盲目的使用戰鬥泛型類，只會無情的面臨「死亡」。還好，我們定義的型別引數約束對此進行了把關，我們約束的規則是：要求型別引數必須實現攻擊介面。而NPC並沒有實現攻擊介面，所以對於NPC使用戰鬥泛型類時編譯器會提示錯誤。

通過NPC濫用泛型類的這個範例，就可以從分的體現出本文開頭總結泛型約束的作用之一：「對外部使用形成了限制條件，從而確保泛型的型別安全」。

5.結語

理解泛型的約束，可能會覺得它是很語意化、片面化的東西。殊不知，其實泛型約束在實際中最有作用的是，為型別引數提供能力，讓我們在編碼的過程中更有針對性。所以學習不能只求表面，必須通過反覆思考，才能讓獲取的知識更加立體。