C# 2.0 泛型規範深度解析（二）：泛型方法、委托、構造類型詳解與轉換規則

20.1.13～20.5：從泛型類別延伸至構造類型完整體系

接續上篇，本文涵蓋泛型方法、委托聲明、構造類型的完整定義（開放/封閉、基類介面繼承、成員替換、可訪問性、轉換規則）、Nullable<T>、別名指令與屬性限制。

20.6 泛型方法

聲明語法

generic_method_declaration:
  attributes_opt  method_modifiers_opt  return_type  member_name
  type_parameter_list  ( formal_parameter_list_opt )
  type_parameter_constraints_clauses_opt  method_body

• 類型參數列表緊隨方法名之後（Find<T>(T[] items, Test<T> test)）。
• 作用域：返回類型、參數列表、方法體、約束子句（不含屬性）。
• 不可聲明為 extern，其他修飾符皆可用。

20.6.1 泛型方法簽名

• 簽名比較忽略約束、忽略類型參數名稱，但計算參數數量與順序。
• 同一類別中，兩個同名泛型方法若在某種封閉構造類型下產生相同簽名 → 錯誤（約束不參與檢查）。

interface IX {
  T F1<T>(T[] a, int i);  // 錯誤：返回類型與參數名無關，兩者簽名相同
  void F1<U>(U[] a, int i);
  void F2<T>(int x); void F2(int x); // OK：類型參數數量不同
  void F3<T>(T t) where T:A; void F3<T>(T t) where T:B; // 錯誤：約束不計入簽名
}

20.6.2 虛擬泛型方法

• 支援 abstract/virtual/override。
• 重寫/實現時，每個類型參數的約束必須完全一致（按左到右位置對應）。

abstract class Base {
  public abstract T F<T,U>(T t, U u);
  public abstract T G<T>(T t) where T: IComparable;
}
class Derived : Base {
  public override X F<X,Y>(X x, Y y) { } // OK：參數名可不同
  public override T G<T>(T t) { }       // 錯誤：缺少 where T:IComparable
}

20.6.3 呼叫泛型方法：顯式實參 vs 類型推斷

• 可顯式指定：Find<int>(arr, test)。
• 省略實參 → 編譯器依類型推斷（20.6.4）推導。
• 重載決策在類型推斷之後進行。

static void F<T>(int x, T y) { Console.WriteLine("One"); }
static void F<T>(T x, long y) { Console.WriteLine("Two"); }

F<int>(5, 324);   // "One"
F<byte>(5, 324);  // "Two"
F<double>(5, 324); // 錯誤：模糊
F(5, 324);        // "One" (推斷 T=int)
F(5, 324L);       // 錯誤：模糊

20.6.4 類型推斷算法詳解

輸入：方法組、實參列表。輸出：每個類型參數的推斷類型實參。

1. 實參數量不匹配 → 立即失敗。
2. 對每個實參 A 對應參數 P 獨立推斷：

• P 與方法類型參數無關 / 實參為 null / 匿名方法 / 方法組 → 不推斷任何類型（但推斷成功）。
• P 為陣列類型，A 同秩陣列 → 遞歸用元素類型推斷；秩不同 → 失敗。
• P 為方法類型參數 MX → 推斷類型為 A。
• P 為構造類型 → 對 P 中每個類型參數 MX 求唯一 TX 使 A 隱式轉換至 P[MX:=TX]。多解/無解 → 失敗。（約束忽略）

3. 匯聚所有推斷：必須完整（每參數有推斷）且一致（同參數推斷相同類型）。

params 方法：先試普通形式，失敗再試擴展形式。

20.6.5 語法歧義消解

F(G<A,B>(7))：> 後緊跟 { } ] > : ; , . ? 之一 → 視為類型實參列表結束；否則視為大於運算子。

20.6.6 委托使用泛型方法

• 委托實例化時確定類型實參（顯式或推斷）。
• 推斷時僅用委托參數類型，不用返回類型。

delegate int D(string s, int i);
delegate int E();
class X {
  public static T F<T>(string s, T t) { ... }
  public static T G<T>() { ... }
  static void Main() {
    D d1 = new D(F<int>); // 顯式
    D d2 = new D(F);      // 推斷 int
    E e1 = new E(G<int>); // 顯式
    E e2 = new E(G);      // 錯誤：無法從返回類型推斷
  }
}

20.6.7 非泛型屬性/事件/索引子/運算子

它們自身不能有類型參數（雖可在泛型類中使用外部類型參數）。需泛型屬性語義時，請改用泛型方法。

20.7 約束

語法

where  type_parameter  :  class_constraint?  interface_constraints?  constructor_constraint?
class_constraint: class_type (非 sealed、非 System.Array/Delegate/Enum/ValueType、非 object)
interface_constraint: interface_type (不可重複)
constructor_constraint: new()

• 每參數最多一 where 子句，順序任意。
• 約束類型必須可訪問。
• 不可單獨用類型參數作約束（where U:T 錯誤）。

20.7.1 遵循約束檢查

• 類/介面約束：實參 A 需隱式轉換至約束 C（同一/隱式引用/裝箱/類型參數轉換）。
• new()：A 非 abstract，且有公共無參建構函式（值類型自動滿足）。
• 約束不繼承：衍生類必須重新聲明滿足基類約束的約束（除非基類實參已滿足，如 List<T> : IEnumerable）。

20.7.2 類型參數上的成員查找

• 無約束或僅 new() → 同 object 成員集。
• 有類/介面約束 → 合併所有約束類型成員，再移除隱藏成員。
• 類成員優先於介面成員：重載決策時，若有類成員候選，介面成員直接移除。

20.7.3 類型參數與裝箱

• 結構重寫 Equals/GetHashCode/ToString，透過類型參數調用不裝箱。
• 約束介面方法在結構實例上調用不裝箱（直接修改實例）；但強制轉介面類型調用會裝箱修改副本。

interface ICounter { void Increment(); }
struct Counter : ICounter {
  int value;
  void ICounter.Increment() { value++; }
}
static void Test<T>() where T : new(), ICounter {
  T x = new T(); x.Increment();      // 修改 x
  ((ICounter)x).Increment();         // 修改 x 的裝箱副本
}

20.7.4 含類型參數的轉換

無約束/任意約束參數 T 擁有：

• T → T (identity), T → object (implicit), object → T (explicit), T → interface (explicit), interface → T (implicit)。

若約束介面 I：T → I (implicit), T → I 的基介面 (implicit)。
若約束類 C：T → C (implicit reference), C → T (explicit reference), 以及衍生類/實現介面的相互轉換。
用戶定義轉換傳遞規則同樣適用。
null → T 隱式引用轉換始終存在。
陣列協變：T[] → U[] 隱式引用轉換，若 U 為 C/其衍生類/實現介面/約束介面/其基介面。

20.5 構造類型完整規範

20.5.1 類型實參

每個實參為一個類型，可為構造類型或類型參數。Unsafe 代碼中不可為指標類型。必須滿足對應參數約束。

20.5.2 開放 vs 封閉類型（遞歸定義）

• 類型參數 → 開放。
• 陣列類型 → 元素開放則開放。
• 構造類型 → 任一實參開放則開放。
• 非開放即封閉。

運行時僅存在封閉類型，開放類型純編譯期概念。每個封閉構造類型擁有獨立靜態變量集。相同聲明+相同實參 → 同一類型。

20.5.3 構造類型的基類與介面

遞歸替換類型參數獲得。例：D<T> : C<T[]>, C<U> : B<IComparable<U>>, B<V> : A → D<int> 基類鏈：C<int[]>, B<IComparable<int[]>>, A, object。

20.5.4 構造類型的成員

非繼承成員：聲明中類型參數替換為實參（語義替換，非文本）。繼承成員：先確定直接基類構造類型成員，再替換當前類型參數。

20.5.5 可訪問性

C<T1..Tn> 可訪問 ⟺ C 與所有 Ti 均可訪問。最小可訪問性原則。

20.5.6 轉換：無協變/逆變

構造引用類型不支援協變：List<B> 不能轉 List<A>（即使 B:A）。否則可存入 A 實例破壞 List<B> 不變性。同理無 List<B> → List<object> 轉換。

List<A> listA = new List<A>();
List<B> listB = new List<B>();
Collection c1 = listA; // OK
Collection c2 = listB; // OK
List<A> a1 = listB;    // 錯誤：無隱式
List<A> a2 = (List<A>)listB; // 錯誤：無顯式

20.5.7 System.Nullable<T>

表示可為 null 的值類型。null 隱式轉換至任意 Nullable<T>，結果為默認值（HasValue=false）。等價於 default(Nullable<T>)。

20.5.8 別名指令

using Alias = ClosedConstructedType; 合法；using Alias = GenericTypeDeclaration; 非法。

20.5.9 屬性限制

開放類型不可用於屬性。封閉構造類型可作屬性實參，但不可作屬性類型名（因 System.Attribute 不可為泛型基類）。

本篇小結

本文完整覆蓋了泛型方法簽名與推斷、委托實例化、約束體系（含裝箱行為）、轉換規則矩陣、構造類型的完整生命週期（基類介面繼承、成員替換、可訪問性、協變禁令）以及 Nullable<T>、別名、屬性等邊界規則。這些是編寫高階泛型庫、理解編譯器錯誤訊息、設計 API 簽名的必備知識。下一篇將專門講解匿名方法規範（第 21 章）。