C#泛型編程 泛型：通過參數(shù)化類型來實(shí)現(xiàn)在同一份代碼上操作多種數(shù)據(jù)類型。利用“參數(shù)化類型”將類型抽象化，從而實(shí)現(xiàn)靈活的復(fù)用。 例子代碼： class Program { static void { int obj = 2; Test<int> test = new Test<int>(obj); Console.WriteLine("int:" + test.obj); string obj2 = "hello world"; Test<string> test1 = new Test<string>(obj2); Console.WriteLine("String:" + test1.obj); Console.Read(); } } class Test<T> { public T obj; public Test(T obj) { this.obj = obj; } } 輸出結(jié)果是： int:2 String:hello world 程序分析： 1、 Test是一個(gè)泛型類。T是要實(shí)例化的范型類型。如果T被實(shí)例化為int型，那么成員變量obj就是int型的，如果T被實(shí)例化為string型，那么obj就是string類型的。 2、 根據(jù)不同的類型，上面的程序顯示出不同的值。 C#泛型機(jī)制： C#泛型能力有CLR在運(yùn)行時(shí)支持：C#泛型代碼在編譯為IL代碼和元數(shù)據(jù)時(shí)，采用特殊的占位符來表示范型類型，并用專有的IL指令支持泛型操作。而真正的泛型實(shí)例化工作以“on-demand”的方式，發(fā)生在JIT編譯時(shí)。 看看剛才的代碼中Main函數(shù)的元數(shù)據(jù) .method private hidebysig static void { .entrypoint // Code size 79 (0x4f) .maxstack 2 .locals init ([0] int32 obj, [1] class CSharpStudy1.Test`1<int32> test, [2] string obj2, [3] class CSharpStudy1.Test`1<string> test1) IL_0000: nop IL_0001: ldc.i4.2 IL_0002: stloc.0 IL_0003: ldloc.0 IL_0004: newobj instance void class CSharpStudy1.Test`1<int32>::.ctor(!0) IL_0009: stloc.1 IL_000a: ldstr "int:" IL_ IL_0010: ldfld !0 class CSharpStudy1.Test`1<int32>::obj IL_0015: box [mscorlib]System.Int32 IL_ object) IL_ IL_0024: nop IL_0025: ldstr "hello world" IL_ IL_002b: ldloc.2 IL_ IL_0031: stloc.3 IL_0032: ldstr "String:" IL_0037: ldloc.3 IL_0038: ldfld !0 class CSharpStudy1.Test`1<string>::obj IL_003d: call string [mscorlib]System.String::Concat(string, string) IL_0042: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) IL_0047: nop IL_0048: call int32 [mscorlib]System.Console::Read() IL_004d: pop IL_004e: ret } // end of method Program::Main 再來看看Test類中構(gòu)造函數(shù)的元數(shù)據(jù) .method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .ctor(!T obj) cil managed { // Code size 17 (0x11) .maxstack 8 IL_0000: ldarg.0 IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor() IL_0006: nop IL_0007: nop IL_0008: ldarg.0 IL_0009: ldarg.1 IL_ IL_ IL_0010: ret } // end of method Test`1::.ctor 1、第一輪編譯時(shí)，編譯器只為Test<T>類型產(chǎn)生“泛型版”的IL代碼與元數(shù)據(jù)——并不進(jìn)行泛型的實(shí)例化，T在中間只充當(dāng)占位符。例如：Test類型元數(shù)據(jù)中顯示的<!T> 2、JIT編譯時(shí)，當(dāng)JIT編譯器第一次遇到Test<int>時(shí)，將用int替換“范型版”IL代碼與元數(shù)據(jù)中的T——進(jìn)行泛型類型的實(shí)例化。例如：Main函數(shù)中顯示的<int> 3、CLR為所有類型參數(shù)為“引用類型”的泛型類型產(chǎn)生同一份代碼；但是如果類型參數(shù)為“值類型”，對(duì)每一個(gè)不同的“值類型”，CLR將為其產(chǎn)生一份獨(dú)立的代碼。因?yàn)閷?shí)例化一個(gè)引用類型的泛型，它在內(nèi)存中分配的大小是一樣的，但是當(dāng)實(shí)例化一個(gè)值類型的時(shí)候，在內(nèi)存中分配的大小是不一樣的。 C#泛型特點(diǎn)： 1、如果實(shí)例化泛型類型的參數(shù)相同，那么JIT編輯器會(huì)重復(fù)使用該類型，因此C#的動(dòng)態(tài)泛型能力避免了C++靜態(tài)模板可能導(dǎo)致的代碼膨脹的問題。 2、C#泛型類型攜帶有豐富的元數(shù)據(jù)，因此C#的泛型類型可以應(yīng)用于強(qiáng)大的反射技術(shù)。 3、C#的泛型采用“基類、接口、構(gòu)造器，值類型/引用類型”的約束方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)類型參數(shù)的“顯示約束”，提高了類型安全的同時(shí)，也喪失了C++模板基于“簽名”的隱式約束所具有的高靈活性 C#泛型繼承： C#除了可以單獨(dú)聲明泛型類型（包括類與結(jié)構(gòu)）外，也可以在基類中包含泛型類型的聲明。但基類如果是泛型類，它的類型要么以實(shí)例化，要么來源于子類（同樣是泛型類型）聲明的類型參數(shù)，看如下類型 class C<U,V> class D:C<string,int> class E<U,V>:C<U,V> class F<U,V>:C<string,int> class G:C<U,V> //非法 E類型為C類型提供了U、V，也就是上面說的來源于子類 F類型繼承于C<string,int>，個(gè)人認(rèn)為可以看成F繼承一個(gè)非泛型的類 G類型為非法的，因?yàn)?SPAN lang=EN-GB>G類型不是泛型，C是泛型，G無法給C提供泛型的實(shí)例化 泛型類型的成員： 泛型類型的成員可以使用泛型類型聲明中的類型參數(shù)。但類型參數(shù)如果沒有任何約束，則只能在該類型上使用從System.Object繼承的公有成員。如下圖： 
泛型接口： 泛型接口的類型參數(shù)要么已實(shí)例化，要么來源于實(shí)現(xiàn)類聲明的類型參數(shù) 泛型委托： 泛型委托支持在委托返回值和參數(shù)上應(yīng)用參數(shù)類型，這些參數(shù)類型同樣可以附帶合法的約束 delegate bool MyDelegate<T>(T value); class MyClass { static bool F(int i){...} static bool G(string s){...} static void { MyDelegate<string> p2 = G; MyDelegate<int> p1 = new MyDelegate<int>(F); } } 泛型方法： 1、C#泛型機(jī)制只支持“在方法聲明上包含類型參數(shù)”——即泛型方法。 2、C#泛型機(jī)制不支持在除方法外的其他成員（包括屬性、事件、索引器、構(gòu)造器、析構(gòu)器）的聲明上包含類型參數(shù)，但這些成員本身可以包含在泛型類型中，并使用泛型類型的類型參數(shù)。 3、泛型方法既可以包含在泛型類型中，也可以包含在非泛型類型中。 泛型方法聲明：如下 public static int FunctionName<T>(T value){...} 泛型方法的重載： public void Function1<T>(T a); public void Function1<U>(U a); 這樣是不能構(gòu)成泛型方法的重載。因?yàn)榫幾g器無法確定泛型類型T和U是否不同，也就無法確定這兩個(gè)方法是否不同 public void Function1<T>(int x); public void Function1(int x); 這樣可以構(gòu)成重載 public void Function1<T>(T t) where T:A; public void Function1<T>(T t) where T:B; 這樣不能構(gòu)成泛型方法的重載。因?yàn)榫幾g器無法確定約束條件中的A和B是否不同，也就無法確定這兩個(gè)方法是否不同 泛型方法重寫： 在重寫的過程中，抽象類中的抽象方法的約束是被默認(rèn)繼承的。如下： abstract class Base { public abstract T F<T,U>(T t,U u) where U:T; public abstract T G<T>(T t) where T:IComparable; } class MyClass:Base { public override X F<X,Y>(X x,Y y){...} public override T G<T>(T t) where T:IComparable{} } 對(duì)于MyClass中兩個(gè)重寫的方法來說 F方法是合法的，約束被默認(rèn)繼承 G方法是非法的，指定任何約束都是多余的 泛型約束： 1、C#泛型要求對(duì)“所有泛型類型或泛型方法的類型參數(shù)”的任何假定，都要基于“顯式的約束”，以維護(hù)C#所要求的類型安全。 2、“顯式約束”由where子句表達(dá)，可以指定“基類約束”，“接口約束”，“構(gòu)造器約束”，“值類型/引用類型約束”共四種約束。 3、“顯式約束”并非必須，如果沒有指定“顯式約束”，范型類型參數(shù)將只能訪問System.Object類型中的公有方法。例如：在開始的例子中，定義的那個(gè)obj成員變量。比如我們?cè)陂_始的那個(gè)例子中加入一個(gè)Test1類，在它當(dāng)中定義兩個(gè)公共方法Func1、Func2，如下圖：
 下面就開始分析這些約束：
基類約束： class A { public void Func1() { } } class B { public void Func2() { } } class C<S, T> where S : A where T : B { public C(S s,T t) { //S的變量可以調(diào)用Func1方法 s.Func1(); //T的變量可以調(diào)用Func2方法 t.Func2(); } } 接口約束： interface IA<T> { T Func1(); } interface IB { void Func2(); } interface IC<T> { T Func3(); } class MyClass<T, V> where T : IA<T> where V : IB, IC<V> { public MyClass(T t,V v) { //T的對(duì)象可以調(diào)用Func1 t.Func1(); //V的對(duì)象可以調(diào)用Func2和Func3 v.Func2(); v.Func3(); } } 構(gòu)造器約束： class A { public A() { } } class B { public B(int i) { } } class C<T> where T : new() { T t; public C() { t = new T(); } } class D { public void Func() { C<A> c = new C<A>(); C<B> d = new C<B>(); } } d對(duì)象在編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)：The type B must have a public parameterless constructor in order to use it as parameter 'T' in the generic type or method C<T> 注意：C#現(xiàn)在只支持無參的構(gòu)造器約束 此時(shí)由于我們?yōu)?SPAN lang=EN-US>B類型寫入了一個(gè)有參構(gòu)造器，使得系統(tǒng)不會(huì)再為B自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)無參的構(gòu)造器，但是如果我們將B類型中加一個(gè)無參構(gòu)造器，那么對(duì)象d的實(shí)例化就不會(huì)報(bào)錯(cuò)了。B類型定義如下： class B { public B() { } public B(int i) { } } 值類型/引用類型： public struct A { } public class B { } public class C<T> where T : struct { } C<A> c1 = new C<A>(); C<B> c2 = new C<B>(); c2對(duì)象在編譯時(shí)報(bào)錯(cuò)：The type 'B' must be a non-nullable value type in order to use it as parameter 'T' in the generic type or methor 'C<T>' 總結(jié)： 1、C#的泛型能力由CLR在運(yùn)行時(shí)支持，它既不同于C++在編譯時(shí)所支持的靜態(tài)模板，也不同于Java在編譯器層面使用“擦拭法”支持的簡(jiǎn)單的泛型。 2、C#的泛型支持包括類、結(jié)構(gòu)、接口、委托四種泛型類型，以及方法成員。 3、C#的泛型采用“基類，接口，構(gòu)造器，值類型/引用類型”的約束方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)類型參數(shù)的“顯式約束”，它不支持C++模板那樣的基于簽名的隱式約束。 |
|
|
