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C#泛型相關(guān)講解

 更新時(shí)間:2013年05月20日 23:54:37   作者:  
我們?cè)诰帉?xiě)程序時(shí),經(jīng)常 遇到兩個(gè)模塊的功能非常相似,只是一個(gè)是處理int數(shù)據(jù),另一個(gè)是處理string數(shù)據(jù),或者其他自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型

我們?cè)诰帉?xiě)程序時(shí),經(jīng)常 遇到兩個(gè)模塊的功能非常相似,只是一個(gè)是處理int數(shù)據(jù),另一個(gè)是處理string數(shù)據(jù),或者其他自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型,但我們沒(méi)有辦法,只能分別寫(xiě)多個(gè)方法 處理每個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型,因?yàn)榉椒ǖ膮?shù)類(lèi)型不同。有沒(méi)有一種辦法,在方法中傳入通用的數(shù)據(jù)類(lèi)型,這樣不就可以合并代碼了嗎?泛型的出現(xiàn)就是專(zhuān)門(mén)解決這個(gè)問(wèn)題 的。讀完本篇文章,你會(huì)對(duì)泛型有更深的了解。
為什么要使用泛型 為了了解這個(gè)問(wèn)題,我們先看下面的代碼,代碼省略了一些內(nèi)容,但功能是實(shí)現(xiàn)一個(gè)棧,這個(gè)棧只能處理int數(shù)據(jù)類(lèi)型:

復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Stack
    {
        private int[] m_item;
        public int Pop(){...}
        public void Push(int item){...}
        public Stack(int i)
        {
            this.m_item = new int[i];
        }
}

上面代碼運(yùn)行的很好,但是,當(dāng)我們需要一個(gè)棧來(lái)保存string類(lèi)型時(shí),該怎么辦呢?很多人都會(huì)想到把上面的代碼復(fù)制一份,把int改成 string不就行了。當(dāng)然,這樣做本身是沒(méi)有任何問(wèn)題的,但一個(gè)優(yōu)秀的程序是不會(huì)這樣做的,因?yàn)樗氲饺粢院笤傩枰猯ong、Node類(lèi)型的棧該怎樣做 呢?還要再?gòu)?fù)制嗎??jī)?yōu)秀的程序員會(huì)想到用一個(gè)通用的數(shù)據(jù)類(lèi)型object來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)棧:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Stack
    {
        private object[] m_item;
        public object Pop(){...}
        public void Push(object item){...}
        public Stack(int i)
        {
            this.m_item = new[i];
        }
    }
   

這個(gè)棧寫(xiě)的不錯(cuò),他非常靈活,可以接收任何數(shù)據(jù)類(lèi)型,可以說(shuō)是一勞永逸。但全面地講,也不是沒(méi)有缺陷的,主要表現(xiàn)在:
當(dāng)Stack處理值類(lèi)型時(shí),會(huì)出現(xiàn)裝箱、折箱操作,這將在托管堆上分配和回收大量的變量,若數(shù)據(jù)量大,則性能損失非常嚴(yán)重。 在處理引用類(lèi)型時(shí),雖然沒(méi)有裝箱和折箱操作,但將用到數(shù)據(jù)類(lèi)型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換操作,增加處理器的負(fù)擔(dān)。 在數(shù)據(jù)類(lèi)型的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換上還有更嚴(yán)重的問(wèn)題(假設(shè)stack是Stack的一個(gè)實(shí)例): Node1 x = new Node1();
            stack.Push(x);
         Node2 y = (Node2)stack.Pop();
上面的代碼在編譯時(shí)是完全沒(méi)問(wèn)題的,但由于Push了一個(gè)Node1類(lèi)型的數(shù)據(jù),但在Pop時(shí)卻要求轉(zhuǎn)換為Node2類(lèi)型,這將出現(xiàn)程序運(yùn)行時(shí)的類(lèi)型轉(zhuǎn)換異常,但卻逃離了編譯器的檢查。

針對(duì)object類(lèi)型棧的問(wèn)題,我們引入泛型,他可以?xún)?yōu)雅地解決這些問(wèn)題。泛型用用一個(gè)通過(guò)的數(shù)據(jù)類(lèi)型T來(lái)代替object,在類(lèi)實(shí)例化時(shí)指定T的類(lèi)型,運(yùn)行時(shí)(Runtime)自動(dòng)編譯為本地代碼,運(yùn)行效率和代碼質(zhì)量都有很大提高,并且保證數(shù)據(jù)類(lèi)型安全。

使用泛型 下面是用泛型來(lái)重寫(xiě)上面的棧,用一個(gè)通用的數(shù)據(jù)類(lèi)型T來(lái)作為一個(gè)占位符,等待在實(shí)例化時(shí)用一個(gè)實(shí)際的類(lèi)型來(lái)代替。讓我們來(lái)看看泛型的威力:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Stack<T>
    {
        private T[] m_item;
        public T Pop(){...}
        public void Push(T item){...}
        public Stack(int i)
        {
            this.m_item = new T[i];
        }
}

類(lèi)的寫(xiě)法不變,只是引入了通用數(shù)據(jù)類(lèi)型T就可以適用于任何數(shù)據(jù)類(lèi)型,并且類(lèi)型安全的。這個(gè)類(lèi)的調(diào)用方法:
//實(shí)例化只能保存int類(lèi)型的類(lèi)
Stack<int> a = new Stack<int>(100);
      a.Push(10);
      a.Push("8888"); //這一行編譯不通過(guò),因?yàn)轭?lèi)a只接收int類(lèi)型的數(shù)據(jù)
      int x = a.Pop();

//實(shí)例化只能保存string類(lèi)型的類(lèi)
Stack<string> b = new Stack<string>(100);
b.Push(10);    //這一行編譯不通過(guò),因?yàn)轭?lèi)b只接收string類(lèi)型的數(shù)據(jù)
      b.Push("8888");
string y = b.Pop();

這個(gè)類(lèi)和object實(shí)現(xiàn)的類(lèi)有截然不同的區(qū)別:
1.       他是類(lèi)型安全的。實(shí)例化了int類(lèi)型的棧,就不能處理string類(lèi)型的數(shù)據(jù),其他數(shù)據(jù)類(lèi)型也一樣。
2.       無(wú)需裝箱和折箱。這個(gè)類(lèi)在實(shí)例化時(shí),按照所傳入的數(shù)據(jù)類(lèi)型生成本地代碼,本地代碼數(shù)據(jù)類(lèi)型已確定,所以無(wú)需裝箱和折箱。
3.       無(wú)需類(lèi)型轉(zhuǎn)換。

泛型類(lèi)實(shí)例化的理論 C#泛型類(lèi)在編譯時(shí),先生成中間代碼IL,通用類(lèi)型T只是一個(gè)占位符。在實(shí)例化類(lèi)時(shí),根據(jù)用戶(hù)指定的數(shù)據(jù)類(lèi)型代替T并由 即時(shí)編譯器(JIT)生成本地代碼,這個(gè)本地代碼中已經(jīng)使用了實(shí)際的數(shù)據(jù)類(lèi)型,等同于用實(shí)際類(lèi)型寫(xiě)的類(lèi),所以不同的封閉類(lèi)的本地代碼是不一樣的。按照這個(gè) 原理,我們可以這樣認(rèn)為:
泛型類(lèi)的不同的封閉類(lèi)是分別不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
例:Stack<int>和Stack<string>是兩個(gè)完全沒(méi)有任何關(guān)系的類(lèi),你可以把他看成類(lèi)A和類(lèi)B,這個(gè)解釋對(duì)泛型類(lèi)的靜態(tài)成員的理解有很大幫助。

泛型類(lèi)中數(shù)據(jù)類(lèi)型的約束 程序員在編寫(xiě)泛型類(lèi)時(shí),總是會(huì)對(duì)通用數(shù)據(jù)類(lèi)型T進(jìn)行有意或無(wú)意地有假想,也就是說(shuō)這個(gè)T一般來(lái)說(shuō)是不能適應(yīng)所有類(lèi) 型,但怎樣限制調(diào)用者傳入的數(shù)據(jù)類(lèi)型呢?這就需要對(duì)傳入的數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行約束,約束的方式是指定T的祖先,即繼承的接口或類(lèi)。因?yàn)镃#的單根繼承性,所以約 束可以有多個(gè)接口,但最多只能有一個(gè)類(lèi),并且類(lèi)必須在接口之前。這時(shí)就用到了C#2.0的新增關(guān)鍵字:
public class Node<T, V> where T : Stack, IComparable
        where V: Stack
    {...}
以上的泛型類(lèi)的約束表明,T必須是從Stack和IComparable繼承,V必須是Stack或從Stack繼承,否則將無(wú)法通過(guò)編譯器的類(lèi)型檢查,編譯失敗。
通用類(lèi)型T沒(méi)有特指,但因?yàn)镃#中所有的類(lèi)都是從object繼承來(lái),所以他在類(lèi)Node的編寫(xiě)中只能調(diào)用object類(lèi)的方法,這給程序的編寫(xiě)造 成了困難。比如你的類(lèi)設(shè)計(jì)只需要支持兩種數(shù)據(jù)類(lèi)型int和string,并且在類(lèi)中需要對(duì)T類(lèi)型的變量比較大小,但這些卻無(wú)法實(shí)現(xiàn),因?yàn)閛bject是沒(méi) 有比較大小的方法的。 了解決這個(gè)問(wèn)題,只需對(duì)T進(jìn)行IComparable約束,這時(shí)在類(lèi)Node里就可以對(duì)T的實(shí)例執(zhí)行CompareTo方法了。這個(gè)問(wèn)題可以擴(kuò)展到其他用 戶(hù)自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型。
如果在類(lèi)Node里需要對(duì)T重新進(jìn)行實(shí)例化該怎么辦呢?因?yàn)轭?lèi)Node中不知道類(lèi)T到底有哪些構(gòu)造函數(shù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,需要用到new約束:
public class Node<T, V> where T : Stack, new()
        where V: IComparable
需要注意的是,new約束只能是無(wú)參數(shù)的,所以也要求相應(yīng)的類(lèi)Stack必須有一個(gè)無(wú)參構(gòu)造函數(shù),否則編譯失敗。
C#中數(shù)據(jù)類(lèi)型有兩大類(lèi):引用類(lèi)型和值類(lèi)型。引用類(lèi)型如所有的類(lèi),值類(lèi)型一般是語(yǔ)言的最基本類(lèi)型,如int, long, struct等,在泛型的約束中,我們也可以大范圍地限制類(lèi)型T必須是引用類(lèi)型或必須是值類(lèi)型,分別對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵字是class和struct:
public class Node<T, V> where T : class
        where V: struct

泛型方法 泛型不僅能作用在類(lèi)上,也可單獨(dú)用在類(lèi)的方法上,他可根據(jù)方法參數(shù)的類(lèi)型自動(dòng)適應(yīng)各種參數(shù),這樣的方法叫泛型方法??聪旅娴念?lèi):
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Stack2
    {
        public void Push<T>(Stack<T> s, params T[] p)
        {
            foreach (T t in p)
            {
                s.Push(t);
            }
        }
}

原來(lái)的類(lèi)Stack一次只能Push一個(gè)數(shù)據(jù),這個(gè)類(lèi)Stack2擴(kuò)展了Stack的功能(當(dāng)然也可以直接寫(xiě)在Stack中),他可以一次把多個(gè)數(shù)據(jù)壓入Stack中。其中Push是一個(gè)泛型方法,這個(gè)方法的調(diào)用示例如下:
復(fù)制代碼 代碼如下:

Stack<int> x = new Stack<int>(100);
    Stack2 x2 = new Stack2();
    x2.Push(x, 1, 2, 3, 4, 6);
    string s = "";
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        s += x.Pop().ToString();
    }    //至此,s的值為64321

 

泛型中的靜態(tài)成員變量 在C#1.x中,我們知道類(lèi)的靜態(tài)成員變量在不同的類(lèi)實(shí)例間是共享的,并且他是通過(guò)類(lèi)名訪問(wèn)的。C#2.0中由于引進(jìn)了泛型,導(dǎo)致靜態(tài)成員變量的機(jī)制出現(xiàn)了一些變化:靜態(tài)成員變量在相同封閉類(lèi)間共享,不同的封閉類(lèi)間不共享。
這也非常容易理解,因?yàn)椴煌姆忾]類(lèi)雖然有相同的類(lèi)名稱(chēng),但由于分別傳入了不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型,他們是完全不同的類(lèi),比如:
Stack<int> a = new Stack<int>();
Stack<int> b = new Stack<int>();
Stack<long> c = new Stack<long>();
類(lèi)實(shí)例a和b是同一類(lèi)型,他們之間共享靜態(tài)成員變量,但類(lèi)實(shí)例c卻是和a、b完全不同的類(lèi)型,所以不能和a、b共享靜態(tài)成員變量。
泛型中的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù) 靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的規(guī)則:只能有一個(gè),且不能有參數(shù),他只能被.NET運(yùn)行時(shí)自動(dòng)調(diào)用,而不能人工調(diào)用。
泛型中的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的原理和非泛型類(lèi)是一樣的,只需把泛型中的不同的封閉類(lèi)理解為不同的類(lèi)即可。以下兩種情況可激發(fā)靜態(tài)的構(gòu)造函數(shù):
1.       特定的封閉類(lèi)第一次被實(shí)例化。
2.       特定封閉類(lèi)中任一靜態(tài)成員變量被調(diào)用。

泛型類(lèi)中的方法重載 方法的重載在.Net Framework中被大量應(yīng)用,他要求重載具有不同的簽名。在泛型類(lèi)中,由于通用類(lèi)型T在類(lèi)編寫(xiě)時(shí)并不確定,所以在重載時(shí)有些注意事項(xiàng),這些事項(xiàng)我們通過(guò)以下的例子說(shuō)明:
復(fù)制代碼 代碼如下:

public class Node<T, V>
    {
        public T add(T a, V b)          //第一個(gè)add
        {
            return a;
        }
        public T add(V a, T b)          //第二個(gè)add
        {
            return b;
        }
        public int add(int a, int b)    //第三個(gè)add
        {
            return a + b;
        }
}

上面的類(lèi)很明顯,如果T和V都傳入int的話(huà),三個(gè)add方法將具有同樣的簽名,但這個(gè)類(lèi)仍然能通過(guò)編譯,是否會(huì)引起調(diào)用混淆將在這個(gè)類(lèi)實(shí)例化和調(diào)用add方法時(shí)判斷。請(qǐng)看下面調(diào)用代碼:
Node<int, int> node = new Node<int, int>();
    object x = node.add(2, 11);
這個(gè)Node的實(shí)例化引起了三個(gè)add具有同樣的簽名,但卻能調(diào)用成功,因?yàn)樗麅?yōu)先匹配了第三個(gè)add。但如果刪除了第三個(gè)add,上面的調(diào)用代碼則無(wú)法編譯通過(guò),提示方法產(chǎn)生的混淆,因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)無(wú)法在第一個(gè)add和第二個(gè)add之間選擇。
Node<string, int> node = new Node<string, int>();
        object x = node.add(2, "11");
   這兩行調(diào)用代碼可正確編譯,因?yàn)閭魅氲膕tring和int,使三個(gè)add具有不同的簽名,當(dāng)然能找到唯一匹配的add方法。
由以上示例可知,C#的泛型是在實(shí)例的方法被調(diào)用時(shí)檢查重載是否產(chǎn)生混淆,而不是在泛型類(lèi)本身編譯時(shí)檢查。同時(shí)還得出一個(gè)重要原則:
當(dāng)一般方法與泛型方法具有相同的簽名時(shí),會(huì)覆蓋泛型方法。

泛型類(lèi)的方法重寫(xiě) 方法重寫(xiě)(override)的主要問(wèn)題是方法簽名的識(shí)別規(guī)則,在這一點(diǎn)上他與方法重載一樣,請(qǐng)參考泛型類(lèi)的方法重載。

泛型的使用范圍 本文主要是在類(lèi)中講述泛型,實(shí)際上,泛型還可以用在類(lèi)方法、接口、結(jié)構(gòu)(struct)、委托等上面使用,使用方法大致相同,就不再講述。
小結(jié) C# 泛型是開(kāi)發(fā)工具庫(kù)中的一個(gè)無(wú)價(jià)之寶。它們可以提高性能、類(lèi)型安全和質(zhì)量,減少重復(fù)性的編程任務(wù),簡(jiǎn)化總體編程模型,而這一切都是通過(guò)優(yōu)雅的、可讀性強(qiáng)的語(yǔ) 法完成的。盡管 C# 泛型的根基是 C++ 模板,但 C# 通過(guò)提供編譯時(shí)安全和支持將泛型提高到了一個(gè)新水平。C# 利用了兩階段編譯、元數(shù)據(jù)以及諸如約束和一般方法之類(lèi)的創(chuàng)新性的概念。毫無(wú)疑問(wèn),C# 的將來(lái)版本將繼續(xù)發(fā)展泛型,以便添加新的功能,并且將泛型擴(kuò)展到諸如數(shù)據(jù)訪問(wèn)或本地化之類(lèi)的其他 .NET Framework 領(lǐng)域。

 
C#泛型編程
       泛型:通過(guò)參數(shù)化類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一份代碼上操作多種數(shù)據(jù)類(lèi)型。利用“參數(shù)化類(lèi)型”將類(lèi)型抽象化,從而實(shí)現(xiàn)靈活的復(fù)用。
例子代碼:

復(fù)制代碼 代碼如下:

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            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(lèi)。T是要實(shí)例化的范型類(lèi)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(lèi)型的。
2、  根據(jù)不同的類(lèi)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(lái)表示范型類(lèi)型,并用專(zhuān)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)
復(fù)制代碼 代碼如下:

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .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_000f:  ldloc.1
  IL_0010:  ldfld      !0 class CSharpStudy1.Test`1<int32>::obj
  IL_0015:  box        [mscorlib]System.Int32
  IL_001a:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,
                                                              object)
  IL_001f:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0024:  nop
  IL_0025:  ldstr      "hello world"
  IL_002a:  stloc.2
  IL_002b:  ldloc.2
  IL_002c:  newobj     instance void class CSharpStudy1.Test`1<string>::.ctor(!0)
  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(lái)看看Test類(lèi)中構(gòu)造函數(shù)的元數(shù)據(jù)
   
復(fù)制代碼 代碼如下:

.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_000a:  stfld      !0 class ConsoleCSharpTest1.Test`1<!T>::obj
  IL_000f:  nop
  IL_0010:  ret
} // end of method Test`1::.ctor
 

1、第一輪編譯時(shí),編譯器只為T(mén)est<T>類(lèi)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(lèi)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(lèi)型的實(shí)例化。例如:Main函數(shù)中顯示的<int>
3、CLR為所有類(lèi)型參數(shù)為“引用類(lèi)型”的泛型類(lèi)型產(chǎn)生同一份代碼;但是如果類(lèi)型參數(shù)為“值類(lèi)型”,對(duì)每一個(gè)不同的“值類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型的參數(shù)相同,那么JIT編輯器會(huì)重復(fù)使用該類(lèi)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(wèn)題。
2、C#泛型類(lèi)型攜帶有豐富的元數(shù)據(jù),因此C#的泛型類(lèi)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(lèi)、接口、構(gòu)造器,值類(lèi)型/引用類(lèi)型”的約束方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)類(lèi)型參數(shù)的“顯示約束”,提高了類(lèi)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(lèi)型(包括類(lèi)與結(jié)構(gòu))外,也可以在基類(lèi)中包含泛型類(lèi)型的聲明。但基類(lèi)如果是泛型類(lèi),它的類(lèi)型要么以實(shí)例化,要么來(lái)源于子類(lèi)(同樣是泛型類(lèi)型)聲明的類(lèi)型參數(shù),看如下類(lèi)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(lèi)型為C類(lèi)型提供了U、V,也就是上面說(shuō)的來(lái)源于子類(lèi)
F類(lèi)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(lèi)
G類(lèi)型為非法的,因?yàn)镚類(lèi)型不是泛型,C是泛型,G無(wú)法給C提供泛型的實(shí)例化

泛型類(lèi)型的成員:
泛型類(lèi)型的成員可以使用泛型類(lèi)型聲明中的類(lèi)型參數(shù)。但類(lèi)型參數(shù)如果沒(méi)有任何約束,則只能在該類(lèi)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(lèi)型參數(shù)要么已實(shí)例化,要么來(lái)源于實(shí)現(xiàn)類(lèi)聲明的類(lèi)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(lèi)型,這些參數(shù)類(lèi)型同樣可以附帶合法的約束
復(fù)制代碼 代碼如下:

delegate bool MyDelegate<T>(T value);
class MyClass
{
    static bool F(int i){...}
    static bool G(string s){...}
    static void Main()
    {
        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(lèi)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(lèi)型參數(shù),但這些成員本身可以包含在泛型類(lèi)型中,并使用泛型類(lèi)型的類(lèi)型參數(shù)。
3、泛型方法既可以包含在泛型類(lèi)型中,也可以包含在非泛型類(lèi)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(wú)法確定泛型類(lèi)型T和U是否不同,也就無(wú)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(wú)法確定約束條件中的A和B是否不同,也就無(wú)法確定這兩個(gè)方法是否不同

泛型方法重寫(xiě):
在重寫(xiě)的過(guò)程中,抽象類(lèi)中的抽象方法的約束是被默認(rèn)繼承的。如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

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(xiě)的方法來(lái)說(shuō)
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(lèi)型或泛型方法的類(lèi)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(lèi)型安全。
2、“顯式約束”由where子句表達(dá),可以指定“基類(lèi)約束”,“接口約束”,“構(gòu)造器約束”,“值類(lèi)型/引用類(lèi)型約束”共四種約束。
3、“顯式約束”并非必須,如果沒(méi)有指定“顯式約束”,范型類(lèi)型參數(shù)將只能訪問(wèn)System.Object類(lèi)型中的公有方法。例如:在開(kāi)始的例子中,定義的那個(gè)obj成員變量。比如我們?cè)陂_(kāi)始的那個(gè)例子中加入一個(gè)Test1類(lèi),在它當(dāng)中定義兩個(gè)公共方法Func1、Func2,如下圖:

 
下面就開(kāi)始分析這些約束:

基類(lèi)約束:

復(fù)制代碼 代碼如下:

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:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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(wú)參的構(gòu)造器約束
    此時(shí)由于我們?yōu)锽類(lèi)型寫(xiě)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(wú)參的構(gòu)造器,但是如果我們將B類(lèi)型中加一個(gè)無(wú)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(lèi)型定義如下:
   
復(fù)制代碼 代碼如下:

        class B
        {
            public B()
            { }
            public B(int i)
            { }
        }
 

值類(lèi)型/引用類(lèi)型:
復(fù)制代碼 代碼如下:

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(lèi)、結(jié)構(gòu)、接口、委托四種泛型類(lèi)型,以及方法成員。
3、C#的泛型采用“基類(lèi),接口,構(gòu)造器,值類(lèi)型/引用類(lèi)型”的約束方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)類(lèi)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。

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