[C#2] 1-泛型

1. 泛型概述

泛型是一种类型的多态;比如当我们写一个栈或者队列的时候,需要指定其数据类型,int一份代码,string一份代码,object的一份代码, 这些代码除了数据类型不同之外其他大部分都是相同的,根据设计模式的思想,抽象出来变化点封装它, 共同的部分作为共用的代码。这里的变化点就是类型了,共同部分就是算法相同,所以就把类型抽象化, 于是乎泛型问世&[个人理解]。

C#泛型由CLR在运行时支持,这使得泛型可以在CLR支持的各种语言上无缝集合; C#泛型代码在被编译[第一次编译]为IL代码和元数据时[泛型版的IL和元数据], 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,真正的泛型实例化工作发生在JIT编译[第二次编译]时。 当JIT编译器第一次遇到这种特殊的IL和元数据时,会利用实际的类型进行替换[泛型类型的实例化]。 CLR为所有类型参数是引用类型的泛型类型产生同一份代码,而对值类型来说,不同的值类型产生不同的代码, 相同的则共用同一份代码。

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;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", 提高了类型的安全性。DEMO:

public class MyType<T> where T : struct
{
     private T[] _items;
     public void Add(T itme)
     {
     }
}

编译后IL如下:

//泛型类<'1代表元数或者参数数量>
.class public auto ansi beforefieldinit MyType`1<valuetype .ctor 
//注意这里加上了泛型约束<[mscorlib]System.ValueType) T>
//表明类型参数是值类型的
([mscorlib]System.ValueType) T>
    extends [mscorlib]System.Object
{
} // end of class MyType`1
//这是那个私有字段
.field private !T[] _items
 
//Add方法,类型参数<T>之前有一个感叹号<!>,这是CIL开始支持泛型
//后引入的新特性,它指出为类指定的第一个类型参数的存在,表明这是
//一个类型参数
.method public hidebysig instance void  Add(!T itme) cil managed
{
    // 代码大小       2 (0x2)
    .maxstack  8
    IL_0000:  nop
    IL_0001:  ret
} // end of method MyType`1::Add

除了这些区别外,泛型类和非泛型类的CIL代码并无太大区别。

2. 泛型类型和泛型方法

可以用于泛型的类型有类、接口,结构、委托。

C#支持泛型方法,但不支持除方法外的其他成员[属性、事件、索引器、构造器、析构器。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]; 泛型方法可以包含在泛型类型中,也可以包含在非泛型类型中[即普通的类型]。泛型方法:

public class GenericsMehod
{
    //非泛型类中的泛型方法,参数约束为引用类型
    //<传入值类型参数将引起编译错误>
    public int FindItem<T>(T[] items, T item)where T:class
    {
        for (int i = 0; i < items.Length; i++)
        {
            if (items[i].Equals(item))
            {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }
}

调用就不写了,泛型方法支持重载,但是之区别类型参数约束的重载是非法的; 也是支持重写的,重写时的类型参数的约束被默认继承,任何的约束的指定都是不必要的,也是不可以指定约束的。

3. 泛型约束

为什么要有约束呢?假如我写了一个泛型类,这个泛型参数调用到CompareTo方法, 但是并不是所有的类型参数都有这个方法,假如传入的类型没这个方法,就会引起错误了, 所以保证你的代码的健壮的话,加上约束还是很有必要的[就是说传入的类型必须有这个方法才可以编译通过, 把错误暴露在编译阶段]。泛型约束支持四种形式的约束【接口约束,基类约束,构造器约束,值类型/引用类型约束】; 约束并不是必须的,如果没有指定约束,那么类型参数将只能访问System.Object类型中的公有方法。语法为where语句

上面的类型参数需要一个CompareTo方法就可以用一个接口约束加以实现:

public class MyGenerics<T>; where T : IComparable{}

基类约束:表是类型参数必须是继承子指定的类型<where T : 基类>;

构造器约束:只支持无参的构造器约束,就是必须保障参数类型可以调用它的无参构造器<where T : new()>:

值类型/引用类型约束:只有两种情况了<where T:struct>或者<where T:class>,指定参数类型必须是值类型或者引用类型;

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