C#基礎(chǔ)之泛型
1.泛型的本質(zhì)
泛型的好處不用多說(shuō),在.NET中我看到有很多技術(shù)都是以泛型為基礎(chǔ)的,不過(guò)因?yàn)椴欢盒投荒軐?duì)那些技術(shù)一臉茫然。泛型主要用于集合類,最主要的原因是它不需要裝箱拆箱且類型安全,比如很常用的List<T>。對(duì)于List<T>我以后還想進(jìn)行深究,現(xiàn)在我寫了一個(gè)超簡(jiǎn)版的MyList<T>集合,如下面第一段代碼所示。代碼很簡(jiǎn)單,但在寫的過(guò)程中有一個(gè)細(xì)節(jié),如果我為listInt賦值string類型的變量時(shí)編譯器會(huì)提示報(bào)錯(cuò)。編譯器很智能,但是從這個(gè)現(xiàn)象中你會(huì)不會(huì)好奇泛型中的T是在什么情況下指定的呢,是生成IL時(shí)還是JIT動(dòng)態(tài)編譯時(shí)?老方法我將exe放入Reflector工具中,發(fā)現(xiàn)IL代碼中全是T,這說(shuō)明在編譯時(shí)T僅僅只是一個(gè)占位符,真真的替換是在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)替換的。可是在寫泛型類時(shí)代碼只有一份,那我為MyList創(chuàng)建int、string類型的對(duì)象時(shí)這個(gè)代碼是如何公用的呢?對(duì)于值類型集合比如listInt,由于最終需要替換T,那么肯定是有一份完整的代碼里面T被替換為int。對(duì)于引用類型,因?yàn)樽兞恐皇且粋€(gè)指向堆中的指針,因此代碼只有一份??偨Y(jié)起來(lái)就是值類型代碼有多份而引用類型代碼只有一份,另外編寫自定義泛型代碼時(shí)最好使用有意義的T,比如.net中常見的TResult表示返回值,這樣可讀性較好。
class Program { static void Main(string[] args) { MyList<int> listInt = new MyList<int>(); MyList<string> listString = new MyList<string>(); listInt.Add(24); listInt[1] = 5; listString[2] = "ha ha"; } } public class MyList<T> { T[] array; int current = -1; public MyList() { array = new T[10]; } public void Add(T t) { current++; if (current < 10) array[current] = t; } public T this[int index] { get { return array[index]; } set { array[index] = value; } } }
2.泛型規(guī)范
這個(gè)很重要,主要包括約束和default。.NET是推薦我們開發(fā)者盡可能的多使用約束,因?yàn)榧s束越多越可以保證程序不會(huì)出錯(cuò)。泛型約束由where指定,六種約束如下所示。這些約束可以單獨(dú)使用也可以一起使用,但也有不能一起使用的比如值類型與引用類型約束。關(guān)于default的作用我們可以思考這樣一個(gè)問(wèn)題,如果在泛型類中我們需要初始化一個(gè)T變量。因?yàn)門既有可能是值類型也有可能是引用類型,所以不能直接用new或等于0。那如何判斷T是值類型還是引用類型呢?這里就要用到default,對(duì)于引用類型default(T)將返回null,對(duì)于數(shù)值類型default(T)將返回0。這里之所以寫數(shù)值類型是因?yàn)橹殿愋瓦€可能是結(jié)構(gòu)體,default會(huì)將結(jié)構(gòu)體中的成員初始化為0或null。還有一種特殊情況就是可空值類型,此時(shí)將返回Nullable<T>,這樣初始變量直接使用T t=default(T)就可以了。雖然泛型類給人帶來(lái)了神秘感,不過(guò)運(yùn)行時(shí)它的本質(zhì)就是一個(gè)普通的類,因此依舊具有類的特性比如繼承。這為我們開發(fā)者帶來(lái)了很多好處,比如我想要有一個(gè)int集合類,它除了有List<int>的功能外還有自定義的某些功能,這時(shí)候只需MyList : List<int>就可以得到想要的效果了,非常方便。
where T : struct 值類型約束,T必須為值類型。
where T:class 引用類型約束,T必須為引用類型。
where T:new() 構(gòu)造器約束,T必須擁有公共無(wú)參構(gòu)造函數(shù)且new()約束放在最后。
where T:U 裸類型約束,T必須是U或派生自U。
where T:BaseClass 基類約束,T必須為BaseClass類或其子類。
where T:Interface 接口約束,T必須為指定的接口或其實(shí)現(xiàn)接口。
3.反射創(chuàng)建泛型
和非泛型類一樣,利用反射可以在運(yùn)行時(shí)獲取關(guān)于泛型類的成員信息。在學(xué)習(xí)過(guò)程我沒想到竟然還可以使用反射創(chuàng)建泛型類,更神奇的是還可以在代碼里直接寫IL指令,代碼如下所示。流程上還是那個(gè)規(guī)則,創(chuàng)建程序集-模塊-類-字段和方法,其中最主要的就是Builder結(jié)尾的一系列方法。有一個(gè)不好理解的地方就是為方法添加方法體,正常的邏輯是直接調(diào)用ReturnType的有參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建List<TName1>對(duì)象,可是在.NET里并沒有這樣的方法,注意這里ReturnType已經(jīng)是綁定了TName1的List對(duì)象而不是普通的List<T>。所以我們需要拿到List<T>這個(gè)類型的有參構(gòu)造函數(shù),它被封裝在cInfo對(duì)象里,然后再將我們的ReturnType和cInfo關(guān)聯(lián)起來(lái)得到List<TName1>的構(gòu)造函數(shù)。除了構(gòu)造函數(shù)中的T需要替換為TName1外,參數(shù)IEnumerable<T>中的T也要被替換為TName1,體現(xiàn)在代碼里是這一句ienumOf.MakeGenericType(TFromListOf),最后它將隨構(gòu)造函數(shù)一起與TName1進(jìn)行關(guān)聯(lián)。在創(chuàng)建Hello方法我將它設(shè)置為靜態(tài)的,原本我是想設(shè)置為實(shí)例方法然后調(diào)試時(shí)去看看是否真的添加了這個(gè)方法,不過(guò)很奇怪我創(chuàng)建的實(shí)例o作為Invoke的參數(shù)總是報(bào)錯(cuò)提示無(wú)法找到方法入口,監(jiān)視o發(fā)現(xiàn)里面根本沒有Hello方法,在靜態(tài)方法下調(diào)試也沒有從o里看到有關(guān)方法的信息,如果讀者你對(duì)此有自己的想法歡迎留言,如有錯(cuò)誤還請(qǐng)指出。
public class BaseClass { } public interface IInterfaceA { } public interface IInterfaceB { } //作為TName1的類型參數(shù) public class ClassT1 { } //作為TName2的類型參數(shù) public class ClassT2 :BaseClass,IInterfaceA, IInterfaceB { } public class ReflectionT { public void CreateGeneric() { //創(chuàng)建一個(gè)名為”ReflectionT“的動(dòng)態(tài)程序集,這個(gè)程序集可以執(zhí)行和保存。 AppDomain myDomain = AppDomain.CurrentDomain; AssemblyName assemblyName = new AssemblyName("ReflectionT"); AssemblyBuilder assemblyBuilder = myDomain.DefineDynamicAssembly(assemblyName, AssemblyBuilderAccess.RunAndSave); //在這個(gè)程序集中創(chuàng)建一個(gè)與程序集名相同的模塊,接著創(chuàng)建一個(gè)類MyClass。 ModuleBuilder moudleBuilder = assemblyBuilder.DefineDynamicModule(assemblyName.Name, assemblyName.Name + ".dll"); TypeBuilder myType = moudleBuilder.DefineType("MyClass", TypeAttributes.Public); //創(chuàng)建類型參數(shù)名,將達(dá)到這樣的效果:public MyClass<TParam1,TParam2> string[] tNames = { "TName1", "TName2" }; GenericTypeParameterBuilder[] gtps = myType.DefineGenericParameters(tNames); GenericTypeParameterBuilder tName1 = gtps[0]; GenericTypeParameterBuilder tName2 = gtps[1]; //為泛型添加約束,TName1將會(huì)被添加構(gòu)造器約束和引用類型約束 tName1.SetGenericParameterAttributes(GenericParameterAttributes.DefaultConstructorConstraint | GenericParameterAttributes.ReferenceTypeConstraint); //TName2達(dá)到的效果將是:where TName2:ValueType,IComparable,IEnumerable Type baseType = typeof(BaseClass); Type interfaceA = typeof(IInterfaceA); Type interfaceB = typeof(IInterfaceA); Type[] interfaceTypes = { interfaceA, interfaceB }; tName2.SetBaseTypeConstraint(baseType); tName2.SetInterfaceConstraints(interfaceTypes); /*為泛型類MyClass添加字段: private string name; public TName1 tField1; */ FieldBuilder fieldBuilder = myType.DefineField("name", typeof(string), FieldAttributes.Public); FieldBuilder fieldBuilder2 = myType.DefineField("tField1", tName1, FieldAttributes.Public); //為泛型類添加方法Hello Type listType = typeof(List<>); Type ReturnType = listType.MakeGenericType(tName1); Type[] parameter = { tName1.MakeArrayType() }; MethodBuilder methodBuilder = myType.DefineMethod( "Hello", //方法名 MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, //指定方法的屬性 ReturnType, //方法的放回類型 parameter); //方法的參數(shù) //為方法添加方法體 Type ienumOf = typeof(IEnumerable<>); Type TFromListOf = listType.GetGenericArguments()[0]; Type ienumOfT = ienumOf.MakeGenericType(TFromListOf); Type[] ctorArgs = { ienumOfT }; ConstructorInfo cInfo = listType.GetConstructor(ctorArgs); //最終的目的是要調(diào)用List<TName1>的構(gòu)造函數(shù) : new List<TName1>(IEnumerable<TName1>); ConstructorInfo ctor = TypeBuilder.GetConstructor(ReturnType, cInfo); //設(shè)置IL指令 ILGenerator msil = methodBuilder.GetILGenerator(); msil.Emit(OpCodes.Ldarg_0); msil.Emit(OpCodes.Newobj, ctor); msil.Emit(OpCodes.Ret); //創(chuàng)建并保存程序集 Type finished = myType.CreateType(); assemblyBuilder.Save(assemblyName.Name + ".dll"); //創(chuàng)建這個(gè)MyClass這個(gè)類 Type[] typeArgs = { typeof(ClassT1), typeof(ClassT2) }; Type constructed = finished.MakeGenericType(typeArgs); object o = Activator.CreateInstance(constructed); MethodInfo mi = constructed.GetMethod("Hello"); ClassT1[] inputParameter = { new ClassT1(), new ClassT1() }; object[] arguments = { inputParameter }; List<ClassT1> listResult = (List<ClassT1>)mi.Invoke(null, arguments); //查看返回結(jié)果中的數(shù)量和完全限定名 Console.WriteLine(listResult.Count); Console.WriteLine(listResult[0].GetType().FullName); //查看類型參數(shù)以及約束 foreach (Type t in finished.GetGenericArguments()) { Console.WriteLine(t.ToString()); foreach (Type c in t.GetGenericParameterConstraints()) { Console.WriteLine(" "+c.ToString()); } } } }
4.泛型中的out和in
在VS查看IEnumerable<T>的定義時(shí)會(huì)看到在T前面有一個(gè)out,與其對(duì)應(yīng)的還有一個(gè)in。這就是.NET中的協(xié)變與逆變,剛開始筆者對(duì)于這2個(gè)概念很暈,主要以下4個(gè)疑惑,我想如果你解決了的話應(yīng)該也會(huì)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
1.為什么需要協(xié)變和逆變,協(xié)變與逆變有什么效果?
2.為什么有了協(xié)變與逆變就可以類型安全的進(jìn)行轉(zhuǎn)換,不加out和in就不可以轉(zhuǎn)換?
3.使用協(xié)變和逆變需要注意什么?
4.協(xié)變與逆變?yōu)槭裁粗荒苡糜诮涌诤臀校?br />
下面第一段代碼解決了第一個(gè)問(wèn)題。對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題請(qǐng)看第二段代碼,里面對(duì)無(wú)out、in的泛型為什么不安全講得很清楚,從中我們要注意到如果要當(dāng)進(jìn)行協(xié)變時(shí)Function2是完全ok的,當(dāng)進(jìn)行逆變時(shí)Function1又是完全ok的。所以加out只是讓開發(fā)者在代碼里無(wú)法使用in的功能,加in則是讓開發(fā)者無(wú)法使用out的功能。讀者可以自己動(dòng)手試試,在out T的情況下作為輸入?yún)?shù)將會(huì)報(bào)錯(cuò),同樣將in T作為返回參數(shù)也會(huì)報(bào)錯(cuò),且VS報(bào)錯(cuò)時(shí)會(huì)直接告訴你這樣只能在協(xié)變或逆變情況下使用。也就是說(shuō)加了out后,只有Function2能夠編譯通過(guò),這樣o=str將不會(huì)受Function1的影響而不安全;加了in后,只有Function1能夠編譯通過(guò),這樣str=o將不會(huì)受Function2的影響而不安全。使用out和in要注意它們只能用于接口和委托,且不能作用于值類型。out用于屬性時(shí)只能用于只讀屬性,in則是只寫屬性,進(jìn)行協(xié)變和逆變時(shí)這2個(gè)類型參數(shù)必須要有繼承關(guān)系,現(xiàn)在為什么不能用于值類型你應(yīng)該懂了吧。對(duì)于第四個(gè)疑惑我沒有找到一個(gè)完全正確的答案,只是發(fā)現(xiàn)了我認(rèn)同的想法。接口和委托,有什么共同點(diǎn)?顯然就是方法,在接口或委托中聲明的T都將用于方法且只能用于方法,由上面的討論可知協(xié)變和逆變這種情況正是適用于方法這樣的成員。對(duì)于在抽象類中不可以使用的原因,或許微軟是覺得在抽象類中再搞一個(gè)僅限于方法的限制太麻煩了吧。
public interface INone<T> { } public interface IOut<out T> { } public interface IIn<in T> { } public class MyClass<T> : INone<T>, IOut<T>, IIn<T> { } void hh() { INone<object> oBase1 = new MyClass<object>(); INone<string> o1 = new MyClass<string>(); //下面兩句都無(wú)法編譯通過(guò) //o1 = oBase1; //oBase1 = o1; //為了能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)換,于是出現(xiàn)了協(xié)變與逆變 IOut<object> oBase2 = new MyClass<object>(); IOut<string> o2 = new MyClass<string>(); //o2 = oBase2; 編譯不通過(guò) //有了out關(guān)鍵字的話,就可以實(shí)現(xiàn)從IOut<string>到IOut<object>的轉(zhuǎn)換-往父類轉(zhuǎn)換 oBase2 = o2; IIn<object> oBase3 = new MyClass<object>(); IIn<string> o3 = new MyClass<string>(); //oBase3 = o3; 編譯不通過(guò) //有了in關(guān)鍵字的話,就可以實(shí)現(xiàn)從IIn<object>到IOut<string>的轉(zhuǎn)換-往子類轉(zhuǎn)換 o3 = oBase3; }
public interface INone<T> { void Function1(T tParam); T Function2(); } class MyClass<T> : INone<T> { public void Function1(T tParam) { Console.WriteLine(tParam.ToString()); } public T Function2() { T t = default(T); return t; } } class hhh { void fangyz() { INone<object> o = new MyClass<object>(); INone<string> str = new MyClass<string>(); //假設(shè)str能夠轉(zhuǎn)換為o //o = str; object o1=new object(); //這樣的話就是object類型向string類型轉(zhuǎn)換了,類型不安全 o.Function1(o1); //這樣則是string類型向object類型轉(zhuǎn)換了,注意這樣是ok的,沒什么問(wèn)題 object o2=o.Function2(); //假設(shè)str能夠轉(zhuǎn)換為o //str=o; //string對(duì)象將轉(zhuǎn)變?yōu)閛bject,這樣沒問(wèn)題 str.Function1("haha"); //這樣將是object向string類型的轉(zhuǎn)換,類型不安全。 string o3=str.Function2(); } }
以上所述是小編給大家介紹的C#基礎(chǔ)之泛型,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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