Visual C#泛型学习之泛型介绍

雪薇诗澜

雪薇诗澜

2016-02-19 15:21

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  什么是泛型

  一种类型占位符,或称之为类型参数。我们知道在一个方法中,一个变量的值可以作为参数,但其实这个变量的类型本身也可以作为参数。泛型允许我们在调用的时候再指定这个类型参数是什么。在.net中,泛型能够给我们带来的两个明显好处是类型安全和减少装箱、拆箱。

  类型安全和装箱、拆箱

  作为一种类型参数,泛型很容易给我们带来类型安全。而在以前,在.net1.1中我们要实现类型安全可以这样做 :

  

//假设你有一个人员集合public class Person{ private string _name; public string Name { get { return _name; } set { _name = value;}}}//假设你有一个人员集合public class PersonCollection : IList{ ... private ArrayList _Persons = new ArrayList(); public Person this[int index] { get { return (Person)_Persons[index]; } } public int Add(Person item) { _Persons.Add(item);  return _Persons.Count - 1;} public void Remove(Person item) { _Persons.Remove(item); } object IList.this[int index] { get { return _Persons[index]; } set { _Persons[index] = (Person)value; }} int IList.Add(object item) { return Add((Person)item); } void IList.Remove(object item) { Remove((Person)item); }  ...}

  上述代码主要采用了显性接口成员(explicit interface member implementation)技术,能够实现类型安全,但问题是:

  产生重复代码。假设你还有一个Dog类集合,其功能相同,但为了类型安全,你必须要Copy一份代码,这样便使程序重复代码增加,当面对变化的时候,更难维护。

  

public class DogCollection : IList{ ... private ArrayList _Dogs = new ArrayList(); public Dog this[int index] { get { return (Dog)_Dogs[index]; } } public int Add(Dog item) { _Dogs.Add(item);  return _Dogs.Count - 1;} public void Remove(Dog item) { _Dogs.Remove(item); } object IList.this[int index] { get { return _Dogs[index]; } set { _Dogs[index] = (Dog)value; }} int IList.Add(object item) { return Add((Dog)item); } void IList.Remove(object item) { Remove((Dog)item); }  ...}

  如果在泛型中,要实现类型安全,你不需要拷贝任何代码,你仅仅需要这样做:

  

ListPerson persons = new ListPerson();persons.Add(new Person());Person person = persons[0];ListDog dogs = new ListDog();dogs.Add(new Dog());Dog dog = dogs[0];

(本文来源于图老师网站,更多请访问https://m.tulaoshi.com/bianchengyuyan/)

  对于值类型的对象还是需要额外的装箱、拆箱。其实对于传统的集合来说,只要其中的包含的内容涉及到值类型,就不可避免需要装箱、拆箱。请看下面的例子。

  

public class IntCollection : IList{ ... private ArrayList _Ints = new ArrayList(); public int this[int index] { get { return (int)_Ints[index]; } } public int Add(int item) { _Ints.Add(item);  return _Ints.Count - 1;} public void Remove(int item) { _Ints.Remove(item); }  object IList.this[int index]  { get { return _Ints[index]; }  set { _Ints[index] = (int)value; }} int IList.Add(object item) { return Add((int)item); } void IList.Remove(object item) { Remove((int)item); }  ... } static void Main(string[] args) { IntCollection ints = new IntCollection();  ints.Add(5); //装箱  int i = ints[0]; //拆箱 }

  少量装箱、拆箱对性能的影响不大,但是如果集合的数据量非常大,对性能还是有一定影响的。泛型能够避免对值类型的装箱、拆箱操作,您可以通过分析编译后的IL得到印证。

  

static void Main(){ Listint ints = new Listint(); ints.Add(5); //不用装箱 int i = ints[0]; //不用拆箱}

  泛型的实现

  泛型方法

  

static void SwapT(ref T a, ref T b){ Console.WriteLine("You sent the Swap() method a {0}", typeof(T)); T temp; temp = a; a = b; b = temp;}

  泛型类、结构

  

public class PointT{ private T _x; private T _y; public T X { get { return _x; }  set { _x = value; }} public T Y { get { return _y; }  set { _y = value; }} public override string ToString() { return string.Format("[{0}, {1}]", _x, _y); }}

(本文来源于图老师网站,更多请访问https://m.tulaoshi.com/bianchengyuyan/)

  泛型的Where

  泛型的Where能够对类型参数作出限定。有以下几种方式。

  where T : struct 限制类型参数T必须继承自System.ValueType。

  where T : class 限制类型参数T必须是引用类型,也就是不能继承自System.ValueType。

  where T : new() 限制类型参数T必须有一个缺省的构造函数

  where T : NameOfClass 限制类型参数T必须继承自某个类或实现某个接口。

  以上这些限定可以组合使用,比如: public class PointT where T : class, IComparable, new()

  泛型的机制

  机制:

  C#泛型代码在被编译为IL代码和无数据时,采用特殊的占位符来表示泛型类型,并用专有的IL指令支持泛型操作。而真正的泛型实例化工作以"on-demand"的方式,发生在JIT编译时。

  编译机制:

  1. 第一轮编译时,编译器只为StackT(栈算法)类型产生泛型版的IL代码与元数据-----并不进行泛型类型的实例化,T在中间只充当占位符

  2. JIT编译时,当JIT编译器第一次遇到Stackint时,将用int替换泛型版IL代码与元数据中的T---进行泛型类型的实例化。CLR为所有类型参数为引用类型的泛型类型产生同一份代码;但如果类型参数为值类型,对每一个不同的值类型,CLR将为其产生一份独立的代码。

  泛型的一些问题

  不支持操作符重载。我只知道这么多了

  范型的意义

  泛型的意义何在?类型安全和减少装箱、拆箱并不是泛型的意义,而是泛型带来的两个好处而已(或许在.net泛型中,这是最明显的好处了)。泛型的意义在于把类型作为参数,它实现了代码之间的很好的横向联系,我们知道继承为代码提供了一种从上往下的纵向联系,但泛型提供了方便的横向联系(从某种程度上说,它和AOP在思想上有相通之处)。在PersonCollection例子中,我们知道Add()方法和Remove()方法的参数类型相同,但我们明确无法告诉我们的程序这一点,泛型提供了一种机制,让程序知道这些。道理虽然简单,但这样的机制或许能给我们的程序带来一些深远的变化吧。

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