C# 2.0 新特性總覽：泛型、匿名方法、迭代器與部分型別

C# 2.0 四大核心擴充

1. 泛型：型別參數化，編譯期型別安全，消除裝箱/轉型
2. 匿名方法：內聯程式碼區塊轉委派，支援閉包捕獲外部變數
3. 迭代器：yield return 簡化列舉器實作，狀態機自動產生
4. 部分型別：類別/結構/介面定義拆分多檔案，利於工具生成碼隔離

相容性設計原則

• 零新增關鍵字：where、yield、partial 僅在特定語境有特殊意義，其他場合仍可作識別項
• 現有程式碼零修改重新編譯即可運行

泛型深度解析

為何需要泛型？

Object 型別缺點：

• 值型別須裝箱/拆箱 → 效能損耗、GC 壓力
• 執行期型別檢查 → InvalidCastException 風險
• 無法強制元素型別 → 編譯期無法攔截錯誤

// 非泛型 Stack
Stack s = new Stack();
s.Push(new Customer());
string x = (string)s.Pop();  // 編譯通過，執行炸裂

// 泛型 Stack<T>
Stack<Customer> s = new Stack<Customer>();
s.Push(new Customer());
Customer c = s.Pop();  // 型別安全，無轉型
s.Push(3);  // 編譯錯誤

建構與使用泛型

public class Stack<T> {
    T[] items; int count;
    public void Push(T item) { ... }
    public T Pop() { ... }
}

// 使用：構造型別 Stack<int>
Stack<int> s = new Stack<int>();
s.Push(3);
int x = s.Pop();  // 直接得 int，無拆箱

• T 為型別參數佔位符，使用時指定實際型別引數
• 構造型別 Stack<int> 內部儲存 int[] 而非 object[]
• 多型別參數：Dictionary<K, V>

泛型型別具現化

• JIT 於首次使用構造型別時，將 IL + 中繼資料 + 型別引數 → 原生碼
• 值型別：每個構造型別獨立原生碼拷貝（int、double 不同碼）
• 參考型別：共享單一原生碼（指標大小相同）

型別參數約束

public class Dictionary<K, V> where K : IComparable<K> {
    public void Add(K key, V value) {
        if (key.CompareTo(other) < 0) ...  // 直接呼叫，無轉型
    }
}

// 多重約束
public class EntityTable<K, E> 
    where K : IComparable<K>, IPersistable
    where E : Entity, new() { ... }

約束類型：介面、基類、new()（公用無參建構子）、class/struct（參考/值型別）、unmanaged、notnull、default。

泛型方法

void PushMultiple<T>(Stack<T> stack, params T[] values) {
    foreach (T v in values) stack.Push(v);
}

// 呼叫：型別推斷自動判斷 T
Stack<int> s = new Stack<int>();
PushMultiple(s, 1, 2, 3, 4);  // 推斷 T=int

匿名方法

// 傳統：獨立方法 + 委派建立
btn.Click += new EventHandler(Btn_Click);
void Btn_Click(object s, EventArgs e) { list.Add(txt.Text); }

// 匿名方法：內聯
btn.Click += delegate { list.Add(txt.Text); };

// 需存取參數時
btn.Click += delegate(object s, EventArgs e) { 
    MessageBox.Show(((Button)s).Text); 
};

捕獲外部變數（閉包）：匿名方法引用區域變數/參數 → 變數生命週期延長至委派可被 GC 為止。編譯器自動提升為封裝類別欄位。

方法群組轉換

// 簡化委派建立
btn.Click += Btn_Click;           // 代替 new EventHandler(Btn_Click)
Apply(arr, Math.Sin);             // 代替 new Function(Math.Sin)

迭代器

public class Stack<T> : IEnumerable<T> {
    public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
        for (int i = count - 1; i >= 0; --i)
            yield return items[i];  // 產生下一個值
    }
}

// 使用
foreach (int i in stack) Console.Write(i);  // 隱式呼叫 GetEnumerator

• yield return：產生值並掛起
• yield break：結束迭代
• 編譯器自動產生狀態機類別實作 IEnumerator
• 可用於屬性/方法回傳 IEnumerable<T> 實現多種列舉方式

部分型別

// File1.cs (工具生成)
public partial class Customer {
    private int id; private string name;
    public Customer() { ... }
}

// File2.cs (手寫邏輯)
public partial class Customer {
    public void SubmitOrder(Order o) { orders.Add(o); }
    public bool HasOrders() { return orders.Count > 0; }
}

// 編譯合併為單一類別

• 所有部分需同組件編譯，不可跨組件擴充
• 適用：設計工具生成碼隔離、大型類別協作開發