C#泛型编程

发表于2018-08-03
评论0 920浏览

想免费获取内部独家PPT资料库?观看行业大牛直播?点击加入腾讯游戏学院游戏程序行业精英群

711501594
C#中的泛型与C++中的模板类似,泛型是实例化过程中提供的类型或类建立的。泛型并不限于类,还可以创建泛型接口、泛型方法,甚至泛型委托。这将极大提高代码的灵活性,正确使用泛型可以显著缩短开发时间。很多人觉得泛型想要掌握很难,为此,本篇文章就给大家介绍下泛型的定义与使用,帮助大家加深了解。

什么是泛型

我们在编写程序时,经常遇到两个模块的功能非常相似,只是一个是处理int数据,另一个是处理string数据,或者其他自定义的数据类型,但我们没有办法,只能分别写多个方法处理每个数据类型,因为方法的参数类型不同。有没有一种办法,在方法中传入通用的数据类型,这样不就可以合并代码了吗?泛型的出现就是专门解决这个问题的。

为什么要使用泛型

为了了解这个问题,我们先看下面的代码,代码省略了一些内容,但功能是实现一个栈,这个栈只能处理int数据类型:
publicclassStack
{
    private object[] m_item;
    public object Pop(){...}
    public void Push(object item){...}
    public Stack(int i)
    {
        this.m_item = new[i];
    }
}
}

上面代码运行的很好,但是,当我们需要一个栈来保存string类型时,该怎么办呢?很多人都会想到把上面的代码复制一份,把int改成string不就行了。当然,这样做本身是没有任何问题的,但一个优秀的程序是不会这样做的,因为他想到若以后再需要long、Node类型的栈该怎样做呢?还要再复制吗?优秀的程序员会想到用一个通用的数据类型object来实现这个栈: 
publicclassStack 
{
    private object[] m_item;
    public object Pop(){...}
    public void Push(object item){...}
    public Stack(int i)
    {
        this.m_item = new[i];
    }
}

这个栈写的不错,他非常灵活,可以接收任何数据类型,可以说是一劳永逸。但全面地讲,也不是没有缺陷的,主要表现在:
当Stack处理值类型时,会出现装箱、折箱操作,这将在托管堆上分配和回收大量的变量,若数据量大,则性能损失非常严重。

在处理引用类型时,虽然没有装箱和折箱操作,但将用到数据类型的强制转换操作,增加处理器的负担。

在数据类型的强制转换上还有更严重的问题(假设stack是Stack的一个实例): 
        stack.Push(x);
     Node2 y = (Node2)stack.Pop();

上面的代码在编译时是完全没问题的,但由于Push了一个Node1类型的数据,但在Pop时却要求转换为Node2类型,这将出现程序运行时的类型转换异常,但却逃离了编译器的检查。

针对object类型栈的问题,我们引入泛型,他可以优雅地解决这些问题。泛型用用一个通过的数据类型T来代替object,在类实例化时指定T的类型,运行时(Runtime)自动编译为本地代码,运行效率和代码质量都有很大提高,并且保证数据类型安全。

使用泛型

下面是用泛型来重写上面的栈,用一个通用的数据类型T来作为一个占位符,等待在实例化时用一个实际的类型来代替。让我们来看看泛型的威力:
publicclassStack
{
    private T[] m_item;
    public T Pop(){...}
    public void Push(T item){...}
    public Stack(int i)
    {
        this.m_item = new T[i];
    }
}

类的写法不变,只是引入了通用数据类型T就可以适用于任何数据类型,并且类型安全的。这个类的调用方法:  
//实例化只能保存int类型的类  
Stacka=newStack(100);  
  a.Push(10);
  a.Push("8888"); //这一行编译不通过,因为类a只接收int类型的数据
  int x = a.Pop();

//实例化只能保存string类型的类  
Stackb=newStack(100);  
b.Push(10);//这一行编译不通过,因为类b只接收string类型的数据  
  b.Push("8888");

这个类和object实现的类有截然不同的区别:  
他是类型安全的。实例化了int类型的栈,就不能处理string类型的数据,其他数据类型也一样。  
无需装箱和折箱。这个类在实例化时,按照所传入的数据类型生成本地代码,本地代码数据类型已确定,所以无需装箱和折箱。  
无需类型转换。

泛型类实例化的理论

C#泛型类在编译时,先生成中间代码IL,通用类型T只是一个占位符。在实例化类时,根据用户指定的数据类型代替T并由即时编译器(JIT)生成本地代码,这个本地代码中已经使用了实际的数据类型,等同于用实际类型写的类,所以不同的封闭类的本地代码是不一样的。按照这个原理,我们可以这样认为:  
泛型类的不同的封闭类是分别不同的数据类型。  
例:Stack和Stack是两个完全没有任何关系的类,你可以把他看成类A和类B,这个解释对泛型类的静态成员的理解有很大帮助。  

泛型类中数据类型的约束

程序员在编写泛型类时,总是会对通用数据类型T进行有意或无意地有假想,也就是说这个T一般来说是不能适应所有类型,但怎样限制调用者传入的数据类型呢?这就需要对传入的数据类型进行约束,约束的方式是指定T的祖先,即继承的接口或类。因为C#的单根继承性,所以约束可以有多个接口,但最多只能有一个类,并且类必须在接口之前。这时就用到了C#2.0的新增关键字:  
publicclassNode

原文链接

著作权归作者所有,商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

如社区发表内容存在侵权行为,您可以点击这里查看侵权投诉指引

游戏学院公众号二维码
腾讯游戏学院
微信公众号

提供更专业的游戏知识学习平台