C#高级编程：泛型优点和特性

　　泛型是CLR 2.0的一个新特性，在CLR 1.0中，要创建一个灵活的类或方法，但该类或方法在编译期间不知道使用什么类，就得以Object类为基础。而Object在编译期间没有类型安全性，因此必须进行强制类型转换，同时，给值类型使用Object类会有性能损失。泛型类使用泛型类型，并可以根据需要用特定的类型替换泛型类型。这就保证了类型安全性：如果某个类型不支持泛型类，编译器就会报错。

　　一、泛型有以下几个优点：

　　1）性能

　　对值类型使用非泛型集合类，在把值类型转换为引用类型，和把引用类型转换为值类型时，需要进行装箱和拆箱操作。装箱和拆箱的操作很容易实现，但是性能损失较大。假如使用泛型，就可以避免装箱和拆箱操作。

 ArrayList list=new ArrayList();
 list.Add();    //装箱，list存放的是object类型元素，须将值类型转化为引用类型
 int i=(int)list[];     //拆箱，list[0]的类型是object，要赋值就得把引用类型转化为值类型

　　如果换成泛型编程，就不会有装箱和拆箱的性能损失。

List<T> list=new List<int>();
list.Add(); //因为指定了用int来实例化，因此不必装箱
int i=list[]; //同样地，访问时也不需要拆箱

　　

　　2）类型安全

　　与ArrayList类一样，如果使用对象，可以在这个集合中添加任意类型。

　　如果使用非泛型编程，如下代码，就有可能在某些情况下会发生异常。

ArrayList list=new ArrayList();
list.Add();
list.Add("string");
list.Add(new MyClass());

foreach(int i in list)
{
Console.WriteLine(i); //这里会有个异常，因为并不是集合中的所有元素都可以转化为int
 }

　　如果该用泛型编程，则可以避免这种异常，让编译器检查出错误。

 List<int> list=new List<int>();
 list.Add();
 lsit.Add("string");   //编译时报错，只能报整数类型添加到集合中
 list.Add(new MyClass());   //同上

　　

　　3)二进制代码重用

　　泛型可以定义一次，用许多不同的类型实例化，不需要像C++模板那样访问源代码。泛型可以在一种语言中定义，在另一种.NET语言中使用。

　　4）代码的扩展

　　因为泛型类的定义会放在程序集中，所以用某个类型实例化泛型泛型类不会在IL代码中复制这些类。但是，在JIT编译器把泛型类编译为内部代码时，会给每个值类型创建一个新类。引用类型共享同一个内部类的所有实现代码。这是因为引用类型在实例化的泛型类中只需要4字节的内存单元（32位系统），就可以引用一个引用类型。值类型包含在实例化的泛型类的内存中。而每个值类型对内存的要求都不同，所以要为每个值类型实例化一个新类。

　　二、泛型类的特性

　　1）默认值

在给类型T初始化时，要注意不能把null赋予泛型类型。因为泛型类型也可以实例化为值类型，而null只能用于引用类型。为了解决这个问题，可以用default关键字。通过default关键字，将null赋予引用类型，将0赋予值类型。

 
 public T GetDoucumet()
 {
        T doc=default(T);
 lock(this)
        {
              doc=documentQueue.Dequeue();
        }
 return doc;
 }

补充：default关键字根据上下文可以有多种含义。switch语句使用default定义默认情况。在泛型中，根据泛型类型是引用类型还是值类型，default关键字用于将泛型类型初始化为null或0。

　　2）约束

　　如果泛型类需要调用泛型类型上的方法，就必须添加约束。

 
 publicclass DocumentManager<T>
 {
 privatereadonly Queue<T> documentQueue=new Queue<T>();
 
 publicvoid AddDocument(T doc)
       {
 lock(this)
             {
                   documentQueue.Enqueue(doc);
             }
       }
 
 publicbool IsDocumentAvailable
       {
 get
             {
 return documentQueue.Count>;
             }
       }
 }
 
  publicinterface IDocument
 {
 string Title{get;set;}
 string Content{get;set;}
 }
 
  publicclass Document:IDocument
 {
 public Document()
        {
        }
 
 public Document(string title,string content)
        {
 this.title=title;
 this.content=content;
        }
 
 publicstring Title{get;set;}
 publicstring Content{get;set;}
 }

　　如果使用DocumentManager<T>类显示文档，可以将类型T强制转换为IDocument接口

 
 publicvoid DisplayAllDocument()
 {
 foreach(T doc in documentQueue)
         {
                Console.WriteLine(((IDocument)doc).Title);
         }
 }

　　假如类型T没有执行IDocument接口，这个类型转换就会生成一个异常，因此需给DocumentManager<T>类定义一个约束：T必须执行IDocument接口，为了在泛型类型的名称中指定该要求，将T改为TDocument。wherer子句指定了执行IDocument接口的要求。

 publicclass DocumentManager<TDocument>where TDocument:IDocument
 {
            ....
 }

　　这样编写foreach语句就可以让类型T包含Title属性。

 
 publicvoid DisplayAllDocument()
 {
 foreach(TDocument doc in documentQueue)
         {
                Console.WriteLine(doc.Title);
         }
 }

　　在Main()方法中，DocumentManager<T>类用Document类型来实例化，而Document类型执行了需要的IDocument接口。

 staticvoid Main()
 {
         DocumentManager<Document> dm=new DocumentManager<Document>();
         dm.AddDocument(new Document("Title A","A"));
         dm.AddDocument(new Document("Title B","B"));
         dm.DisplayAllDocument();

　　除此之外，泛型还有几种约束类型。如下：

　　1）where T:struct　　使用结构约束。类型T必须是值类型

　　2）where T:class　　类约束指定，类型T必须是引用类型

　　3）where T:IFoo　　指定类型T必须执行接口IFoo

　　4）where T:Foo　　指定类型T必须派生于基类Foo

　　5）where T:new()　　构造函数约束，指定类型T必须有一个默认构造函数

　　6）where T:U　　类型T1派生于泛型类型T2。该约束也成为裸类型约束。

　　注意：使用泛型类型还可以合并多个约束。where T:IFoo,new()约束和MyClass<T>声明指定，类型T必须执行IFoo接口，且必须有一个默认构造函数。

 publicclass MyClass<T>where t:IFoo,new()
 {
         ...
 }

　　

　　3）继承

　　 泛型类型可以执行泛型接口，也可以派生于一个类。泛型类可以派生于泛型基类：

 
 publicclass Base<T>
 {
 
 }
 
  publicclass Derived<T>:Base<T>
 {
 
 }

　　要求必须重复接口的泛型类型，或者必须指定基类的类型。

 
 publicclass Base<T>
 {
 
 }
 
  publicclass Derived<T>:Base<string>
 {
 
 }

　　所以，派生类可以是泛型类或非泛型类。如可以定义一个抽象的泛型基类，它在派生类中用一个具体的类型实现。

 
 publicabstractclass Calc<T>
 {
 publicabstract T Add(T x,T y);
 publicabstract T Sub(T x,T y);
 }
 
  publicclass SimpleCalc:Calc<int>
 {
 publicoverrideint Add(int x,int y)
          {
 return x+y;
          }
 
 publicoverrideint Sub(int x,int y)
          {
 return x-y;
          }
 }

　　4）静态成员

　　泛型类的静态成员需要特别关注。泛型类的静态成员只能在类的一个实例中共享。

 publicclass StaticDemo<T>
 {
 publicstaticint x;
 }

　　对一个string类型和一个int类型使用了StaticDemo<T>类，所以存在两组静态字段：

 StaticDemo<string>.x=;
 StaticDemo<int>.x=;
 Console.WrileLine(StaticDemo<string>.x);    //将会输出4

 

 

分类: C#随笔

标签: C#, 泛型, 学习笔记

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阿寻
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posted on 2011-01-13 20:38 阿寻 阅读(3719) 评论(1) 编辑 收藏