CLR 筆記：泛型核心概念與進階應用

泛型優勢

• 原始碼保護：使用泛型演算法無需存取演算法原始碼（相較 C++ 模板）。
• 型別安全：相較 ArrayList。
• 原始碼更清晰：無需拆箱、顯式轉換。
• 效能更佳：避免裝箱。測試：迴圈 1000 萬次，List<T> 耗時 0.1 秒，ArrayList 耗時 2 秒。

16.1 FCL 中的泛型對應

• List<T> 取代 ArrayList
• Dictionary<TKey, TValue> 取代 Hashtable
• Stack<T>、Queue<T> 分別取代 Stack、Queue
• 介面對應：IList、IDictionary、ICollection、IEnumerator、IEnumerable、IComparer、IComparable 均有對應泛型版本（加上 <T>）。

16.3 泛型基礎結構

CLR 為應用程式使用的每個類型建立內部資料結構，稱為「類型物件」。

• 具有泛型類型參數的類型 class<T> 稱為「開放式類型」，CLR 禁止建構其執行個體。
• 當 T 為實際類型時（如 class<Guid>），稱為「封閉式類型」，CLR 可建立執行個體。

每個封閉式類型擁有自己的靜態欄位（即 List<String> 與 List<Int32> 各自擁有靜態欄位與 cctor）。在泛型上定義 cctor 可為類型參數加限制條件（如限制只能用於 enum）。

泛型與繼承

由於 List<T> 源自 System.Object，List<String> 也是。範例展示鏈結節點類別的兩種設計：僅支援單一泛型類型 vs. 基底類別 Node 加泛型衍生類別 TypeNode<T> 以支援異構資料。

程式碼爆炸與 CLR 優化

CLR 為每種不同的方法/類型組合產生原生碼（乘法原理）。優化：引用類型的類型實參只編譯一次並共享程式碼（皆為指標）；值類型無法共享，仍會「爆炸」。

16.4 泛型介面

以 IEnumerator<T> 為例，展示指定 T 與不指定 T 兩種實作方式。

16.5 泛型委派

允許值類型執行個體傳遞給回呼方法時不裝箱。

16.6 泛型方法

• 泛型類別中的泛型方法，各自宣告的類型參數不可重名。
• 型別推導：自動判斷泛型方法使用的類型（如 Swap<T>(ref T, ref T)）。
• 泛型方法多載：編譯器優先選擇更明確的非泛型多載，避免遞迴。

16.7 泛型與其他成員

C# 中屬性/索引子/事件/運算子/建構函式/解構函式不可為泛型；允許：class/struct/interface/function/delegate。

16.8 可驗證性與約束

泛型中 T 僅能使用 System.Object 方法。使用 where 約束可擴充可用方法：

• 主要約束：class（引用類型）、struct（值類型）。
• 次要約束：介面約束、裸類型約束（where T1 : T2）。
• 建構函式約束：where T : new()。不可同時指定 new() 與 struct（多餘）。有 new() 約束時，引用類型也可 new T()。

其他可驗證問題：轉型需先轉 object；使用 default(T) 設定預設值；與 null 比較規則；泛型變數間比較規則；不可直接使用運算子操作泛型變數。