C# 2.0 泛型编程

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);

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，他利用“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，更清楚的约束。

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的编译时的“搽拭法”。这使得泛型能力能够在各个支持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，采用特别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编译器第一次碰到stack<int>时，将用int类型替换“泛型版”il代码和元数据中的t -- 进行泛型类型的实例化。

   clr为任何类型参数为“引用类型”的泛型类型产生同一份代码，但假如类型参数为“值类型”，对每一个不同的“值类型”，clr将为其产生一份单独的代码。

c#泛型的几个特点

   假如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#的泛型类型能够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”的隐式约束所具备的高灵活性。

c#泛型类和结构

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（包括类和结构）外，也可在基类中包含泛型类型的声明。但基类假如是泛型类，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;
   }
}

   泛型类型的成员能够使用泛型类型声明中的类型参数。但类型参数假如没有任何约束，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，这些参数类型同样能够附带合法的约束。

泛型方法的简介

   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，但这些成员本身能够包含在泛型类型中，并使用泛型类型的类型参数。

   泛型方法既能够包含在泛型类型中，也能够包含在非泛型类型中。

泛型方法的声明和调用

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<t>(new int[]{1,3,4,5,6,8,9},6);

泛型编程

泛型方法的重载

class myclass
{
   void f1<t>(t[] a,int i); // 不能够构成重载方法
   void f1<u>(u[] a,int i);

   void f2<t>(int x); // 能够构成重载方法
   void f2(int x);

   void f3<t>(t t) where t : a; // 不能够构成重载方法
   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 u : 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
   public override t g<t>(t t) where t : comparable{}
}

泛型约束简介

   c#泛型需要对"任何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#所需要的类型安全.

   "显式约束"有where字句表达,能够指定"基类约束","接口约束","构造器约束","值类型/引用类型约束"共四中约束.

   "显示约束"并非必须,假如没有指定"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.

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
{
   // 能够在类型为s的变量上调用f1
   // 能够在类型为t的变量上调用f2
}

接口约束

interface iprintable{coid print();}
interface icomparable<t>{int compareto(t v);}
interface ikeyprovider<t>{t hetkey();}

class dictionary<k,v>
  where k:icomparable<k>
  where v:iprintable,ikeyprovider<k>
{
   // 能够在类型为k的变量上调用compareto
   // 能够在类型为v的变量上调用print和getkey
}

构造器约束

class a
{
   public a(){}
}
class b
{
   public b(int i)()
}

class c<t>
  where t:new()
{
   // 能够在其中使用t t = new t();
}
c<a> c = new c<a>(); // 能够,a有无参数构造器
c<b> c = new c<b>(); // 错误,b没有无参数构造器

值类型/引用类型约束

public struct a{...}
public class b{...}

class c<t>
where t : struct
{
 // t在这里面是个值类型
}
c<a> c = new c<a>(); // 能够,a是个值类型
c<b> c = new c<b>(); // 错误,b是个引用类型

总结

   c#的泛型能力有clr在运行时支持,他既不同于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"檫拭法"支持的简单的类型.

   c#的泛型支持包括类,结构,接口,委托共四种泛型类型,连同方法成员.

   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",他不支持c++模板那样的基于签名的显式约束.