Generische Strukturen in C# (List<T>, Dictionary<TKey,TValue>)

In C# werden Generics verwendet, um die Typsicherheit und Flexibilität zu erhöhen. Generische Klassen und Collections vermeiden Laufzeit-Typumwandlungen sowie unnötige Boxing- und Unboxing-Vorgänge, wodurch die Performance verbessert und das Fehlerrisiko reduziert wird. Bevor Generics eingeführt wurden, speicherten Collections wie ArrayList ihre Elemente als object. Wenn ein Werttyp wie int zu einer ArrayList hinzugefügt wurde, musste er „geboxt“ (in object konvertiert) und beim Auslesen wieder „entboxt“ werden. Dieser Boxing-/Unboxing-Prozess verursachte zusätzliche Speicherzuweisungen und Performance-Overhead. Mit generischen Collections wie List<T> und Dictionary<TKey,TValue> werden Elemente in ihrem tatsächlichen Typ gespeichert. Dadurch entfallen diese Kosten und der Code wird sowohl sicherer als auch schneller.

List<T>

List<T> ist eine generische Kollektion, die Elemente eines bestimmten Typs dynamisch speichert. T gibt den Typ der Elemente an, die die Liste enthalten soll.

using System;
using System.Collections.Generic;

var zahlen = new List<int>();
zahlen.Add(10);
zahlen.Add(20);
zahlen.Add(30);

foreach (int z in zahlen)
    Console.WriteLine(z);

// Ausgabe:
// 10
// 20
// 30

Dictionary<TKey,TValue>

Dictionary ist eine generische Schlüssel–Wert-Kollektion. TKey gibt den Typ des Schlüssels an, TValue den Typ des Wertes.

using System;
using System.Collections.Generic;

var studenten = new Dictionary<int, string>();
studenten[101] = "Max";
studenten[102] = "Anna";
studenten[103] = "Lukas";

foreach (var kv in studenten)
    Console.WriteLine($"{kv.Key} → {kv.Value}");

// Ausgabe:
// 101 → Max
// 102 → Anna
// 103 → Lukas

Eigene generische Klassen erstellen

Sie können nicht nur vordefinierte Kollektionen verwenden, sondern auch eigene generische Typen definieren. Dadurch entstehen wiederverwendbare und typensichere Strukturen.

public class Box<T>
{
    public T Wert { get; set; }

    public void Drucken()
    {
        Console.WriteLine($"Box enthält: {Wert}");
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var intBox = new Box<int> { Wert = 42 };
        intBox.Drucken();

        var stringBox = new Box<string> { Wert = "Hallo" };
        stringBox.Drucken();
    }
}

// Ausgabe:
// Box enthält: 42
// Box enthält: Hallo

Generische Einschränkungen (Constraints)

Generische Typen können Einschränkungen (mit dem Schlüsselwort where) verwenden, um bestimmte Anforderungen an die Typparameter durchzusetzen.

public class Repository<T> where T : class
{
    private readonly List<T> _items = new();

    public void Hinzufügen(T item) => _items.Add(item);

    public void DruckenAlle()
    {
        foreach (var i in _items)
            Console.WriteLine(i);
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var repo = new Repository<string>();
        repo.Hinzufügen("Stift");
        repo.Hinzufügen("Heft");
        repo.DruckenAlle();
    }
}

// Ausgabe:
// Stift
// Heft

Beispielanwendung: Produktverwaltung

Im folgenden Beispiel werden Produktinformationen in einer List<Product> gespeichert, und Produkt-ID–Namen-Zuordnungen in einem Dictionary<int,string>.

public class Product
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; } = string.Empty;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var produkte = new List<Product>
        {
            new Product { Id = 1, Name = "Laptop" },
            new Product { Id = 2, Name = "Telefon" }
        };

        var produktDict = new Dictionary<int, string>();
        foreach (var p in produkte)
            produktDict[p.Id] = p.Name;

        Console.WriteLine("Produkte:");
        foreach (var kv in produktDict)
            Console.WriteLine($"{kv.Key} - {kv.Value}");
    }
}

// Ausgabe:
// Produkte:
// 1 - Laptop
// 2 - Telefon

LINQ-Alternative: Sie können die Liste auch direkt mit ToDictionary in ein Dictionary umwandeln.

var produktDict = produkte.ToDictionary(p => p.Id, p => p.Name);

Console.WriteLine("Produkte:");
foreach (var kv in produktDict)
    Console.WriteLine($"{kv.Key} - {kv.Value}");

Kurz & Knapp

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