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浅谈C# 2.0 泛型编程

【IT168 技术教程】

泛型简介

        所谓泛型:即通过参数化类型来实现在同一份代码上操作多种数据类型。泛型编程是一种编程范式,它利用“参数化类型”将类型抽象化,从而实现更为灵活的复用。C#泛型赋予了代码更强的类型安全,更好的复用,更高的效率,更清晰的约束。

C#泛型演示

class Stack<T>
{
  private T[] store;
  private int size
  public Stack()
  {
    store = new T[10];
    size = 0;
  }

  public void Push(T x)
  {
    store[size++] = x;
  }

  public void T Pop()
  {
    return store[--size];
  }
}

Stack<int> x = new Stack<int>();
x.Push(17);

C#泛型机制简介

        C#泛型能力由CLR在运行时支持,区别于C++的编译时模板机制,和java的编译时的“搽拭法”。这使得泛型能力可以在各个支持CLR的语言之间进行无缝的互操作。
        C#泛型代码在被编译为IL和元数据时,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。

C#泛型编译机制

        第一轮编译时,编译器只为Stack<T>类型产生“泛型版”的IL代码和元数据,并不进行泛型类型的实例化,T在中间只充当占位符。JIT编译时,当JIT编译器第一次遇到Stack<int>时,将用int类型替换“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。

C#泛型的几个特点

        如果实例化泛型类型的参数相同,那么JIT编译器会重复使用该类型,因此C#的动态泛型能力避免了C++静态模板可能导致的代码膨胀的问题。
        C#泛型类型携带有丰富的元数据,因此C#的泛型类型可以应用于强大的反射技术。
        C#的泛型采用“基类、接口、构造器、值类型/引用类型”的约束方式来实现对类型参数的“显示约束”,提高了类型安全的同时,也丧失了C++模板基于“签名”的隐式约束所具有的高灵活性。

C#泛型类与结构

class C<U,V>{} //合法
class D:C<string,int>{} //合法
class E<U,V>:C<U,V>{} //合法
class F<U,V>:C<string,int>{} //合法
class G:C<U,V>{} //非法

        C#除可单独声明泛型类型(包括类与结构)外,也可在基类中包含泛型类型的声明。但基类如果是泛型类,他的类型参数要么已实例化,要么来源子类(同样是泛型类型)声明的类型参数。

泛型类型的成员

class C<V>
{
  public V f1; //声明字段
  public D<V> f2; //作为其他泛型类型 的参数
  public C<V x>
  {
    this.f1 = x;
  }
}

        泛型类型的成员可以使用泛型类型声明中的类型参数。但类型参数如果没有任何约束,则只能在该类型上使用从System.Object继承的共有成员。

泛型接口

interface IList<T>
{
  T[] GetElements();
}
interface IDictionary<K,V>
{
  void Add(K key,V value);
}
//泛型接口的类型参数要么已实例化
//要么来源于实现类声明的类型参数

class List<T>:IList<T>,IDictionary<int,T>
{
  public T[] GetElements{}
  {
    return null;
  }
public void Add(int index,T value){}
}

泛型委托

delegate bool Predicate<T>(T value);
class X
{
  static bool F(int i){...}
  static bool G(string s){...}
  static void Main()
  {
    Predicate<string> p2 = G;
    Predicate<int> p1 = new Predicate<int>(F);
  }
}

泛型委托支持返回值和参数哂纳感应用参数类型,这些参数类型同样可以附带合法的约束。

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