• C#泛型学习笔记


    C#泛型学习笔记

     

    C#锐利体验2.0:泛型编程

    目录

    C#泛型及机制

    泛型类型

    泛型方法

    泛型约束

    讲座总结

    Q&A

    C#泛型演示

    class Stack<T> {  //T泛型的类型参数,别的也行。但般以T,TYPE的缩写。编译的时候是晚绑定的,因为T不知道是什么类型。

    private T[] store; //定义一个T的类型字段

    private int size;

    public Stack() {

    store = new T[10]; size = 0;

    }

    public void Push(T x) { 

    store[size++] = x; }

    public T Pop() {

    return store[--size];

    }

    }

    ///////////////////////补充:////////////////////////////////

    Stack<string> s1=new Stack<string>();

    Stack<StringBuilder> s2=new Stack<StringBuilder>();

    s1,s2两个中的类型都是引用类型的所以这两实例共享一份实例化后的代码。

    Stack<int> s3=new Stack<int>();

    Stack<byte> s4=new Stack<byte>();

    s3,s4两个的类型为值类型,大小不一样。所以产实例化产生不同的代码。

    CLR对于泛型的支持

      泛型不仅是一个语言级上的特征。.NET CLR能识别出泛型。在这种意义上说,泛型的使用是.NET中最为优秀的特征之一。对每个用于泛型化的类型的参数,类也同样没有脱离开微软中间语言(MSIL)。换句话说,你的配件集仅包含你的参数化的数据结构或类的一个定义,而不管使用多少种不同的类型来表达该参数化的类型。例如,如果你定义一个泛型类型MyList<T>,仅仅该类型的一个定义出现在MSIL中。当程序执行时,不同的类被动态地创建,每个类对应该参数化类型的一种类型。如果你使用MyList<int>和MyList<double>,有两种类即被创建。当你的程序执行时,让我们进一步在例3中分析这一点。

    例3.创建一个泛型类

    //MyList.cs

    #region Using directives

    using System;

    using System.Collections.Generic;

    using System.Text;

    #endregion

    namespace CLRSupportExample

    {

     public class MyList<T>

     {

      private static int objCount = 0;

      public MyList()

      {objCount++; }

      public int Count

      {

       get

        {return objCount; }

      }

     }

    }

    //Program.cs

    #region Using directives

    using System;

    using System.Collections.Generic;

    using System.Text;

    #endregion

    namespace CLRSupportExample

    {

     class SampleClass {}

     class Program

     {

      static void Main(string[] args)

      {

       MyList<int> myIntList = new MyList<int>();

       MyList<int> myIntList2 = new MyList<int>();

       MyList<double> myDoubleList = new MyList<double>();

       MyList<SampleClass> mySampleList = new MyList<SampleClass>();

       Console.WriteLine(myIntList.Count);

       Console.WriteLine(myIntList2.Count);

       Console.WriteLine(myDoubleList.Count);

       Console.WriteLine(mySampleList.Count);

       Console.WriteLine(new MyList<sampleclass>().Count);

       Console.ReadLine();

      }

     }

    }

      该例中,我创建了一个称为MyList泛型类。为把它参数化,我简单地插入了一个尖括号。在<>内的T代表了实际的当使用该类时要指定的类型。在MyList类中,定义了一个静态字段objCount。我在构造器中增加它的值。因此我能发现使用我的类的用户共创建了多少个那种类型的对象。属性Count返回与被调用的实例同类型的实例的数目。

      在Main()方法,我创建了MyList<int>的两个实例,一个MyList<double>的实例,还有两个MyList<SampleClass>的实例--其中SampleClass是我已定义了的类。问题是:Count(上面的程序的输出)的值该是多少?在你继阅读之前,试一试回答这个问题。

      解决了上面的问题?你得到下列的答案了吗?

    2

    2

    1

    1

    2

      前面两个2对应MyList<int>,第一个1对应MyList<double>,第二个1对应MyList<SampleClass>--在此,仅创建一个这种类型的实例。最后一个2对应MyList<SampleClass>,因为代码中又创建了这种类型的另外一个实例。上面的例子说明MyList<int>是一个与MyList<double>不同的类,而MyList<double>又是一个与MyList<SampleClass>不同的类。因此,在这个例中,我们有四个类:MyList: MyList<T>,MyList<int>,MyList<double>和MyList<X>。注意,虽然有4个MyList类,但仅有一个被存储在MSIL。怎么能证明这一点?请看下图显示出的使用工具ildasm.exe生成的MSIL代码。

    ///////////////////////补充:////////////////////////////////

    C#泛型简介

    Stack<int> x = new Stack<int>(); //泛型的实例化,泛型类型的实例化INT,这个类型必须是具体的经过实例化的。

    x.Push(17);

    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代码和元数据时,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。

    泛型IL代码与元数据

    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

    JIT编译时,当JIT编译器第一次遇到Stack<int>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

    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

    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式约束,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,两个类型参数

    class D: C<string,int>{} //合法,泛型类型可以被继承,并对且C进行实例化。

    class E<U, V>: C<U, V> {} //合法,没有进行实例化。C里的U,V直接使用子类E的U,V类型。

    class F<U, V>: C<string, int> {} //合法,F是个泛型类型,但C已经被实例化了。

    class G : C<U, V> { } //非法,G本身不是一个泛型类型,但父类是一个泛型类型,并没有实例化。所以C里的U,V没有类型所以非法。

    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,它的类型参数要么已实例化,要么来源于子类(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) {//做为类型来使用

    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继承的公有成员。

    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; //不用再NEW委托了

    Predicate<int> p1 = new Predicate<int>(F);//NEW个委托

    }

    }

    泛型委托支持在委托返回值和参数上应用参数类型,这些参数类型同样可以附带合法的约束。

     

    泛型方法简介

    C#泛型机制只支持在方法声明上包含类型参数——即泛型方法

    C#泛型机制不支持在除方法外的其他成员(包括属性、事件、索引器、构造器、析构器)的声明上包含类型参数,但这些成员本身可以包含在泛型类型中,并使用泛型类型的类型参数

    泛型方法既可以包含在泛型类型中,也可以包含在非泛型类型中

    泛型方法的声明与调用

    public class Finder {

    // 泛型方法的声明

    public static int Find<T> ( T[] items, T item) {

    for(int i=0;i<items.Length;i++){

    if (items[i].Equals(item)) { return i; }

    }

    return -1;

    }

    }

    // 泛型方法的调用

    int i=Finder.Find<int> ( new int[]{1,3,4,5,6,8,9}, 6);

    泛型方法的重载

    <U>(U[] a, int i);

    void F2<T>(int x);    //可以构成重载方法

    void F2(int x);   

          

    void F3<T>(T t) where T : A; //不可以构成重载方法,WHERE是约束T必需继承于A

    void F3<T>(T t) where T : B;

    }

    泛型方法的重写

    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 Derived: Base{

    //合法的重写,约束被默认继承

    public override X F<X,Y>(X x, Y y) { }

    //非法的重写,指定任何约束都是多余的,不用写WHERE字句,不能添加任何约束,约束是继承下来的

    public override T G<T>(T t) where T: IComparable {}

    }

    泛型约束简介

    C#泛型要求对所有泛型类型或泛型方法的类型参数的任何假定,都要基于显式的约束,以维护C#所要求的类型安全。

    显式约束where子句表达,可以指定基类约束接口约束构造器约束值类型/引用类型约束共四种约束。

    显式约束并非必须,如果没有指定显式约束,泛型类型参数将只能访问System.Object类型中的公有方法

    下面的约束是可以使用的:

      where T : struct 类型必须是一种值类型(struct)

      where T : class 类型必须是一种引用类型(class)

      where T : new() 类型必须有一个无参数的构造器

      where T : class_name 类型可以是class_name或者是它的一个子类

      where T : interface_name 类型必须实现指定的接口

    基类约束

    class A { public void F1() { }

    class B { public void F2() { }

    class C<S,T>

    where S: A   // S继承自A

    where T: B   // T继承自B

    {

    // 可以在类型为S的变量上调用F1

    // 可以在类型为T的变量上调用F2

    ....

    }

    接口约束

    interface IPrintable { void Print(); }

    interface IComparable<T> { int CompareTo(T v);}

    interface IKeyProvider<T> { T GetKey(); }

    class Dictionary<K,V>

    where K: IComparable<K>

    where V: IPrintable, IKeyProvider<K>

    // 可以在类型为K的变量上调用CompareTo

    // 可以在类型为V的变量上调用PrintGetKey

    ...

    }

    构造器约束

    class A {public A() { } }

    class B { public B(int i) { } }

    class C<T>

    where T : new()

    {  

    //可以在其中使用T t=new T();

    ...

    }

    C<A> c=new C<A>();   //可以,A有无参构造器

    C<B> c=new C<B>();   //错误,B没有无参构造器

    值类型/引用类型约束

    public struct A { ... }

    public class B { ... }

    class C<T>

    where T : struct //T是一个值类型

    // T在这里面是一个值类型

    ...

    }

    C<A> c=new C<A>();   //可以,A是一个值类型

    C<B> c=new C<B>();   //错误,B是一个引用类型

     

    讲座总结

    C#的泛型能力由CLR在运行时支持,它既不同于C++在编译时所支持的静态模板,也不同于Java在编译器层面使用搽拭法支持的简单的泛型。

    C#的泛型支持包括类、结构、接口、委托共四种泛型类型,以及方法成员。

    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式约束,它不支持C++模板那样的基于签名的隐式约束。

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