C#锐利体验2.0：泛型

C#锐利体验2.0：泛型编程

Agenda.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> {

private T[] store;

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];

}

}

C#泛型简介

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

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”的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# 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。

.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。

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.讲座总结

.Q&A

C#泛型类与结构

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) {

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;

Predicate<int> p1 = new Predicate<int>(F);

}

}

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。

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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

class MyClass {

void F1<T>(T[] a, int i); // 不可以构成重载方法

void F1<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

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

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

}

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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”由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。

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Print和GetKey

….

}

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

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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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Q&A

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