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.net中泛型的概述與分析

這篇文章主要介紹了.net中泛型的概述與分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

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一、泛型概述

     泛型類和泛型方法兼復(fù)用性、類型安全和高效率于一身，是與之對應(yīng)的非泛型的類和方法所不及。泛型廣泛用于容器（collections）和對容器操作的方法中。.NET Framework 2.0的類庫提供一個新的命名空間System.Collections.Generic，其中包含了一些新的基于泛型的容器類。

  1. 泛型的可變類型參數(shù)：通常用T,但也可以用任意非關(guān)鍵字和保留字；

  2. 所有的可變類型T在編譯時，都采用占位符的形式，在運行時將由實際傳入的類型來替換的所有的點位符；

二、泛型的優(yōu)點

針對早期版本的通用語言運行時和C#語言的局限，泛型提供了一個解決方案。以前類型的泛化（generalization）是靠類型與全局基類System.Object的相互轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)。 .NET Framework 基礎(chǔ)類庫的ArrayList容器類，就是這種局限的一個例子。ArrayList是一個很方便的容器類，使用中無需更改就可以存儲任何引用類型或值類型。

ArrayList list = new ArrayList();
list.Add(1);
list.Add(175.50);
list.Add("hello kitty");

double sum = 0;
foreach(int value in list)
{
    sum += value;
}

缺點：

便利是有代價的，這需要把任何一個加入ArrayList的引用類型或值類型都隱式地向上轉(zhuǎn)換成System.Object。如果這些元素是值類型，那么當加入到列表中時，它們必須被裝箱；當重新取回它們時，要拆箱。類型轉(zhuǎn)換和裝箱、拆箱的操作都降低了性能；在必須迭代（iterate）大容器的情況下，裝箱和拆箱的影響可能十分顯著。另一個局限是缺乏編譯時的類型檢查，當一個ArrayList把任何類型都轉(zhuǎn)換為Object，就無法在編譯時預(yù)防客戶代碼中類似sum+=vlaue這樣的錯誤；

在System.Collections.Generic命名空間中的泛型List容器里，同樣是把元素加入容器的操作，類似這樣：

List listInt = new List();
    listInt.Add(100);
    listInt.Add(200);
    listInt.Add(123.112); //編譯報錯
    listInt.Add("heel");  //編譯報錯

double sum = 0;
    foreach (int value in list)
    {
        sum += value;
    }

與ArrayList相比，在客戶代碼中唯一增加的List語法是聲明和實例化中的類型參數(shù)。代碼略微復(fù)雜的回報是，你創(chuàng)建的表不僅比ArrayList更安全，而且明顯地更加快速，尤其當表中的元素是值類型的時候。

三、泛型的類型參數(shù)

     泛型類型或泛型方法的定義中，類型參數(shù)是一個占位符（placeholder），通常為一個大寫字母(也可以使用任意非關(guān)鍵字和保留字的名字)，如T。在客戶代碼聲明、實例化該類型的變量時，把T替換為客戶代碼所指定的數(shù)據(jù)類型。泛型類，如泛型中給出的List類，不能用作as-is，原因在于它不是一個真正的類型，而更像是一個類型的藍圖。要使用MyList，客戶代碼必須在尖括號內(nèi)指定一個類型參數(shù)，來聲明并實例化一個已構(gòu)造類型（constructed type）。這個特定類的類型參數(shù)可以是編譯器識別的任何類型?？梢詣?chuàng)建任意數(shù)量的已構(gòu)造類型實例，每個使用不同的類型參數(shù)，如下：

List listInt = new List();
List listFloat = new List();
List listString = new List();

四、泛型類型參數(shù)的約束

泛型提供了下列五種約束：

約束描述
where T : struct參數(shù)類型必須為值類型
where T : class參數(shù)類型必須為引用類型
where T : new()參數(shù)類型必須有一個公有的無參構(gòu)造函數(shù)。當與其它約束聯(lián)合使用時，new()約束必須放在最后。
where T : 參數(shù)類型必須為指定的基類型或派生自指定基類型的子類
where T : 參數(shù)類型必須為指定的接口或指定接口的實現(xiàn)?？芍付ǘ鄠€接口的約束。接口約束也可以是泛型的。

無限制類型參數(shù)：

  1. 不能使用!=和==對可變類型的實例進行比較，因為無法保證具體的類型參數(shù)支持這些運算符；

  2. 它們可以與System.Object相互轉(zhuǎn)換，也可顯式地轉(zhuǎn)換成任何接口類型；

  3. 可以與null比較。如果一個無限制類型參數(shù)與null比較，當此類型參數(shù)為值類型時，比較的結(jié)果總為false。

無類型約束：當約束是一個泛型類型參數(shù)時，它就叫無類型約束(Naked type constraints)。

class List
{
    void Add(List items) where U : T
    {
    }
}

在上面的示例中， Add方法的上下文中的T，就是一個無類型約束；而List類的上下文中的T，則是一個無限制類型參數(shù)。

無類型約束也可以用在泛型類的定義中。注意，無類型約束一定也要和其它類型參數(shù)一起在尖括號中聲明：

//naked type constraint

public class MyClass where T : V

因為編譯器只認為無類型約束是從System.Object繼承而來，所以帶有無類型約束的泛型類的用途十分有限。當你希望強制兩個類型參數(shù)具有繼承關(guān)系時，可對泛型類使用無類型約束。

五、泛型類

泛型類封裝了不針對任何特定數(shù)據(jù)類型的操作。泛型類常用于容器類，如鏈表、哈希表、棧、隊列、樹等等。這些類中的操作，如對容器添加、刪除元素，不論所存儲的數(shù)據(jù)是何種類型，都執(zhí)行幾乎同樣的操作。

通常，從一個已有的具體類來創(chuàng)建泛型類，并每次把一個類型改為類型參數(shù)，直至達到一般性和可用性的最佳平衡。當創(chuàng)建你自己的泛型類時，需要重點考慮的事項有：

  • 哪些類型應(yīng)泛化為類型參數(shù)。一般的規(guī)律是，用參數(shù)表示的類型越多，代碼的靈活性和復(fù)用性也就越大。過多的泛化會導致代碼難以被其它的開發(fā)人員理解。

  • 如果有約束，那么類型參數(shù)需要什么樣約束。一個良好的習慣是，盡可能使用最大的約束，同時保證可以處理所有需要處理的類型。例如，如果你知道你的泛型類只打算使用引用類型，那么就應(yīng)用這個類的約束。這樣可以防止無意中使用值類型，同時可以對T使用as運算符，并且檢查空引用；

  • 把泛型行為放在基類中還是子類中。泛型類可以做基類。同樣非泛型類的設(shè)計中也應(yīng)考慮這一點。泛型基類的繼承規(guī)則；

  • 是否實現(xiàn)一個或多個泛型接口。例如，要設(shè)計一個在基于泛型的容器中創(chuàng)建元素的類，可能需要實現(xiàn)類似IComparable的接口，其中T是該類的參數(shù)。

對于一個泛型類Node，客戶代碼既可指定一個類型參數(shù)來創(chuàng)建一個封閉構(gòu)造類型(Node),也可保留類型參數(shù)未指定，例如指定一個泛型基類來創(chuàng)建開放構(gòu)造類型(Node)。泛型類可以繼承自具體類、封閉構(gòu)造類型或開放構(gòu)造類型：

// concrete type
class Node : BaseNode
//closed constructed type
class Node : BaseNode
//open constructed type
class Node : BaseNode

非泛型的具體類可以繼承自封閉構(gòu)造基類，但不能繼承自開放構(gòu)造基類。這是因為客戶代碼無法提供基類所需的類型參數(shù)：

//No error.
class Node : BaseNode
//Generates an error.
class Node : BaseNode

泛型的具體類可以繼承自開放構(gòu)造類型。除了與子類共用的類型參數(shù)外，必須為所有的類型參數(shù)指定類型：

//Generates an error.
class Node : BaseNode {…}
//Okay.
class Node : BaseNode {…}

繼承自開放結(jié)構(gòu)類型的泛型類，必須指定參數(shù)類型和約束：

class NodeItem where T : IComparable, new() {…}
class MyNodeItem : NodeItem where T : IComparable, new() {…}

泛型類型可以使用多種類型參數(shù)和約束：

class KeyType {…}
class SuperKeyType where U : IComparable, where V : new() {…}

開放結(jié)構(gòu)和封閉構(gòu)造類型可以用作方法的參數(shù)：

void Swap(List list1, List list2) {…}
void Swap(List list1, List list2) {…}

六、泛型接口

當一個接口被指定為類型參數(shù)的約束時，只有實現(xiàn)該接口的類型可被用作類型參數(shù)。

可以在一個類型指定多個接口作為約束，如下:

class Stack where T : IComparable, IMyStack1{}

一個接口可以定義多個類型參數(shù)，如下:

IDictionary

接口和類的繼承規(guī)則相同：

//Okay.
IMyInterface: IBaseInterface
//Okay.
IMyInterface : IBaseInterface
//Okay.
IMyInterface: IBaseInterface
//Error.
IMyInterface : IBaseInterface2

具體類可以實現(xiàn)封閉構(gòu)造接口，如下:

class MyClass : IBaseInterface

泛型類可以實現(xiàn)泛型接口或封閉構(gòu)造接口，只要類的參數(shù)列表提供了接口需要的所有參數(shù)，如下:

//Okay.
class MyClass : IBaseInterface
//Okay.
class MyClass : IBaseInterface

泛型類、泛型結(jié)構(gòu)，泛型接口都具有同樣方法重載的規(guī)則。

七、泛型方法

泛型方法是聲名了類型參數(shù)的方法，如下：

void Swap(ref T lhs, ref T rhs)
{
    T temp;
    temp = lhs;
    lhs = rhs;
    rhs = temp;
}

下面的示例代碼顯示了一個以int作為類型參數(shù)，來調(diào)用方法的例子：

int a = 1;
int b = 2;
//…
Swap(a, b);

也可以忽略類型參數(shù)，編譯器會去推斷它。下面調(diào)用Swap的代碼與上面的例子等價：

Swap(a, b);

靜態(tài)方法和實例方法有著同樣的類型推斷規(guī)則。編譯器能夠根據(jù)傳入的方法參數(shù)來推斷類型參數(shù)；而無法單獨根據(jù)約束或返回值來判斷。因此類型推斷對沒有參數(shù)的方法是無效的。類型推斷發(fā)生在編譯的時候，且在編譯器解析重載方法標志之前。編譯器對所有同名的泛型方法應(yīng)用類型推斷邏輯。在決定（resolution）重載的階段，編譯器只包含那些類型推斷成功的泛型類。

在泛型類中，非泛型方法能訪問所在類中的類型參數(shù)：

class List
{
    void Swap(ref T lhs, ref T rhs) { ... }
}

在泛型類中，定義一個泛型方法，和其所在的類具有相同的類型參數(shù)；試圖這樣做，編譯器會產(chǎn)生警告CS0693。

class List
{
    void Swap(ref T lhs, ref T rhs) {  }
}

warning CS0693: 類型參數(shù)“T”與外部類型“List”中的類型參數(shù)同名

在泛型類中，定義一個泛型方法，可定義一個泛型類中未定義的類型參數(shù)：（不常用，一般配合約束使用）

class List
{
    void Swap(ref T lhs, ref T rhs) {  }   //不常用

void Add(List items) where U : T{}  //常用
}

泛型方法通過多個類型參數(shù)來重載。例如，下面的這些方法可以放在同一個類中：

void DoSomething() { }
void DoSomething() { }
void DoSomething() { }

八、泛型中的default關(guān)鍵字

在泛型類和泛型方法中會出現(xiàn)的一個問題是，如何把缺省值賦給參數(shù)化類型，此時無法預(yù)先知道以下兩點：

  1. T將是值類型還是引用類型

  2. 如果T是值類型，那么T將是數(shù)值還是結(jié)構(gòu)

對于一個參數(shù)化類型T的變量t，僅當T是引用類型時，t = null語句才是合法的； t = 0只對數(shù)值的有效，而對結(jié)構(gòu)則不行。這個問題的解決辦法是用default關(guān)鍵字，它對引用類型返回空，對值類型的數(shù)值型返回零。而對于結(jié)構(gòu)，它將返回結(jié)構(gòu)每個成員，并根據(jù)成員是值類型還是引用類型，返回零或空。

class GenericClass
{
    T GetElement()
    {
        return default(T);
    }
}

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“.net中泛型的概述與分析”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)，關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學習!


新聞標題：.net中泛型的概述與分析
本文來源：http://weahome.cn/article/gcoicj.html

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